动态应变测量原理及应用
传感器实验部分
实验一金属箔式应变片一一单臂电桥性能实验一、实验目的：了解金届箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：：R/ R = K ;式中AR/R为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数，&=A l/l为电阻丝长度相对变化，金届箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位的受力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
单臂电桥输出电压U OI =EK&/4。
三、需用器件与单元：应变式传感器实验模块、应变式传感器、石去码、数显表、士5V电源、也V电源、万用表（自备）。
四、实验步骤：1、根据图1-1应变式传感器已装丁应变传感器模块上。
传感器中各应变片已接入模块的左上方的R l、R2、R3、R4O加热丝也接丁模块上，可用万用表进行测量判别，R1= R2= R3=R4=350Q，加热丝阻值为50 Q左右。
应变片托盘图1-1应变式传感器安装示意图2、接入模块电源i15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模块调节增益电位器RW3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上的数显表电压输入端Vi相连，调节实验模块上调零电位器R W4,使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V档）。
关闭主控箱电源。
3、将应变式传感器的其中一个应变片 R 1 （即模块左上方的R i ）接入电桥作为一 个桥臂与R 5、R 6、R 7接成直流电桥（R 5、R 6、R 7模块内已连接好），接好电桥调零电 位器Rw i,接上桥路电源&V （从主控箱引入）如图1-2所示。
检查接线无误后，合 上主控箱电源开关。
调节 Rw i,使数显表显示为零。
O 。
加热4、在电子秤上放置一只石去码，读取数显表数值，依次增加石去码和读取相应的数显 表值，直到500g （或200g ）石去码加完。
压电薄膜传感器工作原理以及应用
压电薄膜传感器工作原理以及应用压电薄膜拥有独一无二的特性，作为一种动态应变传感器，非常适合应用于人体皮肤表面或植入人体内部的生命信号监测。
一些薄膜元件灵敏到足以隔着外套探测出人体脉搏。
本文将着重介绍几种压电薄膜在生命特征监护方面的典型应用。
工作原理当你拉伸或弯曲一片压电聚偏氟乙烯PVDF高分子膜（压电薄膜），薄膜上下电极表面之间就会产生一个电信号（电荷或电压），并且同拉伸或弯曲的形变成比例。
一般的压电材料都对压力敏感，但对于压电薄膜来说，在纵向施加一个很小的力时，横向上会产生很大的应力，而如果对薄膜大面积施加同样的力时，产生的应力会小很多。
因此，压电薄膜对动态应力非常敏感，28μm厚的PVDF的灵敏度典型值为10~15mV/微应变（长度的百万分率变化）。
使用‘动态应力’这个术语是因为形变产生的电荷会从与薄膜连接的电路流失，所以压电薄膜并不能探测静态应力。
当需要探测不同水平的预应力时，这反而成为压电薄膜的优势所在。
薄膜只感受到应力的变化量，最低响应频率可达0.1Hz。
压电薄膜传感器简介压电薄膜传感器拥有独一无二的特性，作为一种动态应变传感器，非常适合应用于人体皮肤表面或植入人体内部的生命信号监测。
一些薄膜元件灵敏到足以隔着外套探测出人体脉搏。
工采网将着重介绍几种压电薄膜在生命特征监护方面的典型应用。
压电薄膜传感器工作原理当你拉伸或弯曲一片压电聚偏氟乙烯PVDF高分子膜（压电薄膜），薄膜上下电极表面之间就会产生一个电信号（电荷或电压），并且同拉伸或弯曲的形变成比例。
一般的压电材料都对压力敏感，但对于压电薄膜来说，在纵向施加一个很小的力时，横向上会产生很大的应力，而如果对薄膜大面积施加同样的力时，产生的应力会小很多。
因此，压电薄膜对动态应力非常敏感，28μm厚的PVDF的灵敏度典型值为10~15mV/微应变（长度的百万分率变化）。
使用‘动态应力’这个术语是因为形变产生的电荷会从与薄膜连接的电路流失，所以压电薄膜并不能探测静态应力。
应力与应变测量方法及应用
应力与应变测量方法及应用应力与应变测量是工程学中非常重要的分析方法，能够帮助工程师评估材料和结构在外部力作用下的性能表现。
本文将介绍一些常用的应力与应变测量方法及其应用。
一、应力与应变测量方法1. 电阻应变计法电阻应变计是最常用的应变测量方法之一。
应变计的基本原理是应变导致电阻变化，通过测量电阻变化来间接测量应变。
常见的电阻应变计有金属应变计和半导体应变计。
金属应变计主要适用于动态应变测量，而半导体应变计适用于静态及高温应变测量。
电阻应变计的优点是精度高、灵敏度高，但也有一些限制，比如灵敏度容易受到温度的影响。
2. 光弹性法光弹性法是一种通过利用光的干涉原理来测量应力和应变的方法。
光弹性法常用的设备有两种，一种是维尔贝克(Disc-more)干涉条纹法，另一种是技巧干涉条纹法。
这两种方法都是基于光束的干涉现象，通过观察并记录干涉条纹的变化来推算出应力和应变的分布情况。
光弹性法的优点是非接触性，适用于复杂形状和高温等特殊条件下的应变测量。
3. 应变片法应变片是利用压电效应材料制成的一种应变测量器件，常用的应变片有金属应变片和陶瓷应变片。
应变片通过自身形变来实现应变的测量，通过测量应变片的电荷输出或形变量的变化来推算应变。
应变片法的优点是响应速度快、测量范围广，适用于各种应变测量场景。
二、应力与应变测量的应用1. 材料性能评估与选择应力与应变测量可以帮助工程师评估材料的力学性能，并为材料的选择提供依据。
通过测量应力和应变，可以计算出弹性模量、屈服强度、断裂韧性等重要参数，从而判断材料是否满足工程设计要求。
2. 结构设计与优化在结构设计中，应力与应变测量可以帮助工程师评估结构的稳定性和安全性。
通过测量结构内部的应力分布和应变变化，可以发现潜在的结构问题，并进行必要的优化和改进，从而提高结构的可靠性和性能。
3. 动态加载分析应力与应变测量在动态加载分析中也有广泛的应用，可以用于研究冲击、爆炸、振动等动力载荷下的材料和结构响应。
第5章应变仪
R1 ( R1 R2 )
(b)
U DB ( R R2 ) R1 其中， R1 1 R1 E 。 2
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理论力学
理论力学
一、直流电桥
U DB U DB R R3 同理， 2、 R2 R3
（5-5）
由于 R3 R4 ， 于是
R1 R2 C1 C 2
（5-6）
图5-2 交流电桥
可见，要使交流电桥平衡，需同时满足电阻平衡和电容 平衡两个条件。
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理论力学
理论力学
三、温度效应的补偿
任何导电材料都有电阻温度效应，即其电阻会随环境温度改变而 变化，应变片丝栅材料也不例外。这种由温度改变引起的电阻变化与 由变形引起的电阻变化叠加，将引起测量误差。 通常温度补偿有三种方式 （1）半桥单片补偿法（半桥外补） ：将一个专用温度补偿片和一个工 作应变片分别接入AB、BC桥臂，联接成半桥的补偿方法。设温度引起 电阻改变而产生的应变值为 ε t ，由式（5-4）可得
而 故
U AB U A U B ,
U DB U D U B U AB U AD [ R1 /( R1 R2 ) R4 /( R4 R3 )]E
R1 R3 R2 R4 ，电桥平衡。若各电阻分别有增量 当 U DB 0 时， R1 、 R3 和 R4 时，输出端有不平衡桥压 U DB 输出。 R2 、
图5-4 载波放大式静态电阻应变仪
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理论力学
理论力学
（1）测量电桥 它的功能与直流放大式电阻应变仪相同，电桥输入端的桥压为振荡器 提供的正弦式载波电压。测量电桥包括电阻、电容平衡电路。 （2）读数电桥 要求精度较高的仪器（例如YJ－5型静态应变仪）都设有读数电桥， 它的四个桥臂由高精度的可调电阻器构成，且与测量电桥用同一载波振荡 器供电。读数电桥与测量电桥在输出端是串联的。 当测量电桥因感 受应变而输出一个等幅电压时，指示器指针偏移，调整读数桥桥臂电阻值， 使之输出一个与测量电桥输出电压等幅、相位相反的电压，这两个电压的 迭加结果，使输入放大器的电压为零，指示器的指针又重新指零。读数桥 上各可调电阻的电阻变化换算成相应的应变值。因此，在仪器的刻度盘上 可直接读出应变值。 （3）交流放大器 交流放大器的作用是将测量电桥输出的微弱电压信号放大。 （4）相敏检波器 由于应变仪采用了交流供压载波放大的型式，由放大器输出的信号 是由被测应变信号对载波进行调幅后的调制信号，这个信号虽含有被测信 号的特征，但还不是被测信号的原型，不能分辨应变的性质是正应变还是 负应变。相敏检波器的功能就是使通过相敏检波的调制信号恢复原正负应 变的性质。
交流全桥的应用——振动测量实验
交流全桥的应用——振动测量实验一、实验目的：了解利用交流电桥测量动态应变参数的原理与方法。
二、基本原理：对于交流应变信号用交流电桥测量时，桥路输出的波形为一调制波，不能直接显示其应变值，只有通过移相检波和滤波电路后才能得到变化的应变信号，此信号可以从示波器读得。
三、需用器件与单元：音频振荡器、低频振荡器、万用表(自备)、应变式传感实验模板、相敏检波器模板、台面上低频输入和应变输出双线示波器(自备)、振动源。
四、实验步骤：1、模块上的传感器不用，改为振动梁的应变片(即台面上的应变输出)。
2、将台面三源板上的应变插座用连接线插入应变传感器实验模板上。
因振动梁上的四片应变片已组成全桥，引出线为四芯线，因此可直接接入实验模板面上电桥模型四个插孔上。
接线时应注意连接线上每个插头的意义，对角线的阻值为350Ω左右，若二组对角线阻值均为350Ω，则接法正确。
3、根据图1-6，接好交流电桥调平衡电路及系统，R8、R w1、C、R w2为交流电桥调平衡网络。
检查接线无误后，合上主控箱电源开关，将音频振荡器的频率调节到5KH Z左右，幅度调节到10V p-p。
(频率可用数显表Fin监测，幅度可用示波器监测)。
将示波器接入相敏检波的输出端，观察示波器的波形，顺时针调节R w3到最大，调节R w1、R w2、R w4，使示波器显示的波形无高低且最小(示波器的Y轴为0.1V/div，X轴为0.2ms/div)，用手按下振动圆盘(且按住不放)，调节移相器为与相敏检波器的旋扭，使示波器显示的波形有检波趋向。
图1-6 应变片振动测量实验接线图4、将低频振荡器输出接入振动台低频输入插孔，调节低频振荡器输出幅度和频率使振动台(园盘)明显振动。
5、调节示波器Y轴为50mv/div、X轴为20ms/div，用示波器观察差动放大器输出端(调幅波)和相敏检波器输出端(解调波)及低通滤波器输出端(包络线波形——传感器信号)波形，调节实验电路中各电位器旋扭，用示波器观察各节波形，体会电路中各电位器的作用。
动应变测量实验报告
一、实验目的1. 掌握动应变测量的基本原理和方法。
2. 熟悉动应变仪器的操作和数据处理。
3. 通过实验，了解动应变在工程中的应用及其重要性。
二、实验原理动应变测量是通过测量物体在动态载荷作用下的形变来评估其应力状态的一种方法。
本实验采用惠斯登电桥原理，利用应变片和应变仪进行测量。
当物体受到动态载荷时，应变片将产生相应的应变，通过电桥电路将应变转换为电压信号，再由应变仪进行放大和数据处理。
三、实验仪器1. 微型计算机2. 动应变仪3. 桥盒4. 应变片及其附件5. 动态载荷发生器四、实验内容1. 应变片粘贴：- 选择与桥盒内置电阻相匹配的应变片。
- 用砂纸打磨钢片表面测点，使测点表面平整、光洁，并做清洁处理。
- 用胶水把应变片和转接片贴到测点上，尽量使应变片与被测物紧密贴合。
2. 电桥联线：- 将应变片接入电桥电路中，按照惠斯登电桥原理进行联线。
- 确保电路连接正确，无短路或开路现象。
3. 动态载荷施加：- 启动动态载荷发生器，施加动态载荷于被测物体。
- 通过应变仪实时监测应变信号。
4. 数据采集与处理：- 打开应变数据采集程序，设置应变量程、滤波频率等参数。
- 进行数据采集，记录应变信号。
- 对采集到的数据进行处理，包括滤波、放大、积分等。
5. 结果分析：- 分析应变信号，计算应变值。
- 结合被测物体的材料性能和结构特点，评估其应力状态。
五、实验结果本次实验成功采集到了被测物体在动态载荷作用下的应变信号，并对其进行了分析。
实验结果表明，应变值与载荷成正比，符合惠斯登电桥原理。
六、思考题1. 如何提高动应变测量的精度？2. 动应变测量在工程中的应用有哪些？3. 如何根据应变信号判断被测物体的应力状态？七、实验总结本次实验成功实现了动应变测量，掌握了动应变测量的基本原理和方法。
通过实验，加深了对应变信号分析的理解，为今后在工程中应用动应变测量技术奠定了基础。
八、注意事项1. 在粘贴应变片时，要注意使其与被测物体紧密贴合，避免出现气泡或翘曲现象。
动态应变测量应变和标高
动态应变测量应变和标高一、概述在实际工程中，为了确保结构的安全和性能，动态应变测量应变和标高是必不可少的。
通过监测结构在受到外部加载时的变形，可以及时发现结构的变形情况，进而采取相应的措施来保护结构的完整性和稳定性。
本文将详细探讨动态应变测量应变和标高的原理、方法以及应用领域。
二、动态应变测量应变的原理动态应变测量应变是通过测量结构在动态加载下的应变变化来判断结构的变形情况。
其原理是利用应变传感器将结构受力引起的应变转化为电信号，然后通过数据采集系统对这些电信号进行采集和处理，得到结构在加载过程中的应变。
三、动态应变测量应变的方法1. 应变计法应变计是应变测量的常用方法之一。
它通过将应变计粘贴或固定在结构表面，当结构受到外部力作用时，产生应变，应变计将应变转化为电信号输出。
应变计法可以测量局部的应变分布，对于对称性结构的测量效果较好。
2. 光纤光栅传感器法光纤光栅传感器是一种基于光学原理的传感器，可用于测量结构的应变和温度变化。
它通过通过将光纤光栅传感器布置在结构内部或表面，当结构受力引起变形时，光纤光栅传感器的光栅发生形变，产生反射光信号变化。
通过检测这种光信号变化，可以得到结构变形的信息。
3. 计算机视觉法计算机视觉法是一种通过摄像机和图像处理技术来实现动态应变测量的方法。
它通过采集结构表面图片或视频，并利用图像处理算法对图像进行处理分析，得到结构的位移和变形信息。
计算机视觉法适用于对大范围结构的变形进行监测，能够得到结构在不同时间和空间上的变形信息。
四、动态应变测量应变的应用领域1. 结构工程领域在结构工程领域中，动态应变测量应变广泛应用于桥梁、大型建筑物、坝体等结构的监测与评估。
通过对结构的动态应变进行实时监测和分析，可以检测结构的健康状态，及时发现结构的裂缝、变形等问题，并采取相应的维修和加固措施。
2. 轨道交通领域在轨道交通领域中，动态应变测量应变常用于地铁、铁路等交通设施的监测。
通过对轨道、桥梁等结构的应变进行监测，可以保证轨道的平稳性和安全性，预防结构的破坏和事故的发生。
动态监测中的位移与形变测量方法与技巧
动态监测中的位移与形变测量方法与技巧在工程领域中，动态监测是一项至关重要的任务。
它可以帮助工程师了解结构物在运行过程中的位移与形变情况，从而及时发现潜在的问题并采取相应的措施进行修复和加固。
本文将介绍动态监测中的位移与形变测量方法与技巧。
一、测量原理动态监测中的位移与形变测量依赖于传感器的应用。
传感器可以通过各种方式测量物体的位移和形变。
最常见的传感器包括光纤传感器、应变计、位移传感器等。
光纤传感器基于光纤内部的光的传播特性测量位移和形变。
当物体发生位移或形变时，光纤中的光会受到影响，通过测量光的参数变化，可以计算出位移和形变的大小。
应变计则是通过测量物体发生形变时应变计内部导电片的电阻变化来计算位移和形变的大小。
应变计可以精确测量结构体发生微小形变时的性能。
位移传感器主要通过测量物体表面上的位置变化来计算位移和形变的大小。
位移传感器可以通过多种方式实现，如激光位移传感器、电容位移传感器等。
二、测量方法动态监测中的位移与形变测量可以采用多种方法。
下面将介绍几种常见的测量方法。
1. 振动分析振动分析是通过对结构物的振动信号进行分析，从中提取位移与形变信息的方法。
这需要采集结构物振动信号，并通过信号处理技术进行分析。
振动分析可以通过频域分析、时域分析等方法得到位移与形变的数据。
2. 摄像测量摄像测量是一种非接触式的位移与形变测量方法。
它通过在结构物上安装摄像头，并利用计算机视觉技术提取图像中的特征点，推算出结构物的位移与形变。
摄像测量方法适用于较大范围的结构物，如桥梁、高楼等。
3. 激光扫描激光扫描是一种高精度的位移与形变测量方法。
它利用激光器发射激光束，通过激光束在结构物表面的反射点位置变化来计算位移与形变的大小。
激光扫描方法适用于较小范围的结构物，如建筑物的柱子、梁等。
三、测量技巧在进行位移与形变测量时，还需要掌握一些技巧，以提高测量的准确性和可靠性。
1. 采样频率采样频率是指测量过程中信号采样的速率。
应变仪-应变测试,应变检测原理
应力应变仪一、什么是应变当材料在外力作用下不能产生位移时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种形变称为应变二、什么是应力物体由外因（受力、湿度、温度场变化等）而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置恢复到变形前的位置。
在所考察的截面某一点单位面积上内力称为应力。
用来测试应力应变的仪器就是应变仪（应力应变仪）三、应变仪-应力应变测试原理（贴片测应力应变）简而言之：就是在被测物体上贴上应变片，其中应变片可将构件的应变变化转换成电阻变化，应变仪就是将电阻变化转换成电压（或电流）变化，再进行放大，然后转换成应变数值四、应变仪分类目前应变仪可分为电阻应变仪，静态应变仪、静动态应变仪、动态应变仪1、电阻应变仪电阻应变仪也叫做应变仪2、静态应变仪主要用于静态应变或静力实验中有关力学量的测量ASM2-10-20-30静态应变仪特点：1、量程：0～±99999με2、应变分辨率：0.1με3、时漂：0.3με/4h4、非线性：0.01%5、采样频率：10Hz6、应变测量误差：≤ 0.01%×测量值±0.2με7、内置打印机，可任意打印各通道的通道号、应变值及当前时刻8、可接1/4 桥,所有通道共用一个补偿片9、人性化机箱，键盘及显示器与仪器底面成120°10、每个通道,手动软件清零，无需预调平衡箱11、交直两用、便携（直流时须配蓄电池）12、大液晶6位数字显示13、可直接连接PC机（不能与打印机同时工作。
可选配相关应变、应力测试记录软件）14、可存储400条测试记录15、针对各种应变片，可灵活设置其灵敏度系数16、适于各种材质，泊松比可设置17、长寿命触摸按键18、内置万年历及时钟，掉电保护19、适用应变片阻值：120Ω±2%、350Ω±2%、1000Ω±2%20、调零平衡范围：80%×应变测量范围21、仪表使用温度：-20℃～+60℃，相对湿度：(10～85)%RH22、仪表存储温度：-40℃～+80℃，相对湿度：(10～85)%RH23、外形尺寸(长×宽×高)：407×245×145 （mm3）3、静动态应变仪除了可测静态应变外，还可测量较低频的动态应变，可自动测量、显示、记录多点应力、应变变化ASMD-1型32路静动态应变仪（应变同步采集系统）具体特点如下：1、内置4个应变板卡，每个板卡上集成8路高速、高精度、并行、同步应变测试单元，整机相当于32台高速动态应变仪集成在一块主板上2、32路应变同步误差<0.1μs3、每个应变测试单元包括：调理放大、滤波、数模转换、数据处理、通讯4、RS485接口：波特率最高可达115200bit/s，巡检速度：25圈/s(32路)5、USB接口：最高巡检速度：1000圈/s(32路) 、1200圈/s(24路)、2400圈/s(16路) 、4800圈/s(8路)6、应变采样巡检速度可设置：4800圈/s、2400圈/s、1200圈/s、600圈/s、300圈/s、100圈/s、50圈/s、10圈/s7、可接全桥、半桥、单臂，具有5种应变计算方法，多种接桥方式可同时工作8、可多个采集箱级联使用，增加通道数; 可外部连接同步按钮9、每路通道量程：0～±99999με10、每路通道测差静态基本误差：±0.1με 、动态基本误差最大：±0.5με11、每路通道应变分辨率：0.1με12、含一套动、静态应力应变测试软件，，可记录并回放各通道的应力应变数值及曲线。
机械工程测试技术-应变力与扭矩测量
将待定的测力传感器安放在有足够质量的基础上，用一个质量 为m的钢球从确定的高度h自由落下，当钢球冲击传感器时，由 传感器所测得的冲击力信号经放大后输入瞬态波形存储器，或 直接输入信号分析仪，即可得到如图b所示的波形。图中0～t1 为冲击力作用时间，点画线为冲击力波形，实线为实际的输出 波形，t1～t段为自由衰减振荡信号，它和0～t1段中叠加在冲 击力波形上的高频分量反映了传感器的固有特性，对其作进一 步分析处理，可获得测力传感器的动态特性。
a）冲击法测力装置 b）冲击力和传感器
输出波形
第三节 扭矩的测量
一、应变式扭矩传感器的工作原理 应变式扭矩传感器所测得的是在扭矩作用下转轴表面的主应变。 从材料力学得知，该主应变和所受到的扭矩成正比关系。也可 利用弹性体把转矩转换为角位移，再由角位移转换成电信号输 出。
用于测量扭矩的弹性轴
把这种弹性轴联接在驱动源和负载之间，弹性轴就会产生扭转， 所产生的扭转角为
四、其他类型的扭矩传感器
转轴受扭矩作用后，产生扭转变形，两横截面的相对扭转角 与扭矩成正比。利用光电式、感应式等传感器可以测得相对 扭转角，从而测得扭矩。
▲光电式扭矩传感器
光电式扭矩传感器是在转轴上固定两圆盘光栅。在未承受扭 矩时，两光栅的明暗区正好互相遮挡，没有光线透过光栅照 射到光敏元件，也无输出。当转轴受扭矩后，扭转变形将两 光栅相对转过一角度，使部分光线透过光栅照射到光敏元件 上而产生输出、扭矩愈大，扭转角愈大，穿过光栅的光量愈 多，输出愈大，从而可测得扭矩。
静态标定通常在特制的标定台上进行。所施加的标准力的大小 和方向都应十分精确，其力值必须符合计量部门有关量值传递 的规定和要求。通常标准力的量值用砝码或标准测力环来度量。 标定时采用砝码-杠杆加载系统、螺杆-标准测力环加载系统、 标准测力机加载等。
动态应变测量实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除动态应变测量实验报告篇一：应变测量实验报告一、实验目的1、学习应变片粘贴、使用的基本方法2、学习电桥的联线方法及电桥的测量原理和特点3、学习使用ws-3811应变仪测量应变的基本方法二、实验原理利用惠斯登电桥原理进行测量三、实验仪器微型计算机、ws-3811数字式应变仪、桥盒、应变片及其附件四、实验内容1.选择与桥盒内置电阻相匹配的应变片；2.用砂纸打磨钢片表面测点，使测点表面平整、光洁，并做清洁处理；3.用胶水把应变片和转接片贴到测点上，尽量使应变片与被测物紧密贴合，如图1所示；4.放置几分钟，使它自然干燥；5.如图2把导线接到桥盒插头上；6.打开应变数据采集程序，进行测试和设置：应变量程设置为±40000με，滤波频率设置为20hz，界面如图3；7.校准仪器，选择“自动校准”，设置界面如图4所示；8.动态应变数据采集。
把桥盒连接到试验仪上，试验仪已与电脑连接。
把被测金属长片的一端用手按在桌沿，使它伸出桌面。
设置好参数，点击“开始示波”，此时波形为一条直线，说明连接正常，再用手拨动金属长片伸出桌面的那一端使它振动，这时波形如图5，操作界面如图5所示；9.截图，保存数据。
实验完成。
五、实验结果实验结果如图5所示六、思考题1.半桥接法应用于两个应变片，1/4桥接法应用于一个应变片，前者的桥盒上多接了一根两个应变片的共用线，少了一个短接插片。
2.清零操作是为了使开始的电压偏移量变为零，而校准的目的是使测试值更加精确，减少仪器的误差。
篇二：测试技术实验报告(含实验数据)机械工程测试技术基础实验报告1实验一电阻应变片的粘贴及工艺一、实验目的通过电阻应变片的粘贴实验，了解电阻应变片的粘贴工艺和检查方法及应变片在测试中的作用，培养学生的动手能力。
二、实验原理电阻应变片实质是一种传感器，它是被测试件粘贴应变片后在外载的作用下，其电阻丝栅发生变形阻值发生变化，通过阻桥与静动态应变仪相连接可测出应变大小，从而可计算出应力大小和变化的趋势，为分析受力试件提供科学的理论依据。
应变片交流全桥的应用（应变仪）—振动测量实验
应变片交流全桥的应用(应变仪)—振动测量实验一、实验目的：了解利用应变交流电桥测量振动的原理与方法。
二、基本原理：图8—1是应变片测振动的实验原理方块图。
当振动源上的振动台受到F(t)作用而振动，使粘贴在振动梁上的应变片产生应变信号dR/R，应变信号dR/R由振荡器提供的载波信号经交流电桥调制成微弱调幅波，再经差动放大器放大为u1(t)，u1(t)经相敏检波器检波解调为u2(t)，u2(t)经低通滤波器滤除高频载波成分后输出应变片检测到的振动信号u3(t)(调幅波的包络线)，u3(t)可用示波器显示。
图中，交流电桥就是一个调制电路，W1(R W1)、r(R8)、W2(R W2)、C是交流电桥的平衡调节网络，移相器为相敏检波器提供同步检波的参考电压。
这也是实际应用中的动态应变仪原理。
图8—1 应变仪实验原理方块图三、需用器件与单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流稳压电源、音频振荡器、低频振荡器；应变式传感器实验模板、移相器／相敏检波器／低通滤波器模板、振动源、双踪示波器（自备）、万用表（自备）。
四、实验步骤：1、相敏检波器电路调试：正确选择双线（双踪）示波器的“触发”方式及其它设置(提示：触发源选择内触发CH1、水平扫描速度TIME/DIV 在0.1mS～10µS范围内选择、触发方式选择AUTO 。
垂直显示方式为双踪显示DUAL、垂直输入耦合方式选择直流耦合DC、灵敏度VOLTS/DIV在1V～5V范围内选择)并将光迹线居中(当CH1、CH2输入对地短接时)。
调节音频振荡器的幅度为最小（幅度旋钮逆时针轻轻转到底），将±2V～±10V可调电源调节到±2V档。
按图8—2示意接线，检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节音频振荡器频率f=1kHz，峰峰值Vp-p=5V（用示波器测量）；调节相敏检波器的电位器钮使示波器显示幅值相等、相位相反的两个波形(相敏检波器电路已调整完毕，以后不要触碰这个电位器钮)。
应变测量的意义及方法
应变测量的方法主要有：
01 应变机测法 02 应变电测法 03 应变光测法
应变机测法
01 手持应变仪：接触式千分表应变仪 02 单杠杆应变仪：杠焊式应变仪 03 双杠杆引伸仪
机测法的原理是利用机械式仪表，测量结 构上两点之间的相对线位移，然后再
根据转换为应变值。实际上，利用位移传 感器测量两点之间的位移，均可将其转换为应 变。与电测法相比，机测法具有试验操作简单、 数据可靠、不受电磁干扰等优点。
02 应变片必须牢固地粘贴在试件表面，才能保证正确地传 递试件的变形，这种粘贴工作技术性强，粘贴工艺复杂， 工作量大；
03 电阻应变片不能重复使用；
04 易受电磁干扰。
THANKS
但也存在下列不足，从而限制了机测法的应用：
01 不能实现温度补偿； 02 不能自动记录，容易发生错误；
03 不适合大规模的试验，测点较多 时，测点布置困难，劳动强度大；
04 不适合应变变化较大区域的应 变测量。
应变电测法
在量测过程中， 常某些物理量发生的变 化，先变换为电量的变 化，然后用量电器进行 量测，这种方法称为电 测法或非电量的电测部应力分布情况， 特别是结构危险截面的应力分 布及最大应力值。是评定结构 工作状态的重要指标，也是建 立结构理论的重要依据。
直接测定应力比较困难，目前 还没有较好的方法，一般方法 是先测定应变ε，而后通过应力 应变的关系间接测定应力或由 已知的关系曲线查得应力。
一般是用应变计测出试件在一 定长度范围 内的长度变化 ，再 计算出应变值 。测出的应变值 实际上是标距L内的平均应变， 因此注意 的选择，特别是对结 构应力梯度较大或应力集中的 测点， 应尽量小。
应变电测法的优点
04 变换元件体积小、质量轻，可安装在形状复杂而空间 甚小的区段内，且不影响欲测结构的静态及动态特性;
应变测试方法课件
应变测试方法包括静态应变测试、动态应变测试、高温应变测试等，根据测试目的 和要求选择合适的测试方法。
应变测试的应用场景
机械制造领域
在机械制造领域中，应变测试被 广泛应用于结构设计和优化中， 通过测试结构在不同载荷下的性
02
基于光学纤维的应变效应
数字散斑相关方法的工作原理
03
按测试原理分类
01
声学应变测试法
02
基于声波的传播特性
03
应变仪的工作原理
按测试目的分类
静态应变测试方法
01
02
用于测定材料在静载荷作用下的应变特性
用于结构强度和稳定性分析
03
04
动态应变测试方法
用于测定材料在动态载荷作用下的应变特 性
05
开始测试
按照设定的参数进行应变测试，观察并记录测试过程中的数据变化 。
保证测试过程的稳定性
确保在整个测试过程中，加载条件保持稳定，避免突然的冲击或震 动对测试结果产生影响。
分析测试结果
01
02
03
整理数据
将测试过程中记录的数据 进行整理，提的材料和应力/ 应变范围，对得到的应变 曲线进行分析。
预测结构或材料的失效模式
通过模拟各种工况下的受力情况，可以预测结构 或材料的失效模式，从而采取相应的措施加以改 进。
优化结构或材料的设计
通过测试不同设计方案的结构或材料性能，可以 优化其设计，提高其性能和可靠性。
应变测试的基本原理
应变测试的基本原理是通过测量结构或材料在受到外力作用时的变形量，推算出其 应力分布和强度。
等强度梁动态应变测量(“应变”相关文档)共9张
三、试验原理
1．试验装置——等强度梁
应变片1.3
激
应变片2.4
振
器
电子计算机 动态电阻应变仪
几及 激激振器激
信号发生器、功率放大器
三、试验原理
1．试验装置——DH3817动静态电阻应变仪面板
3、组桥方式
（1．2）试根验据装实置验—需—要等按强图度4梁接桥方式将应变片和补偿片接入电桥。 （34）打参开照计软算件机帮电助源文， 件然，后设打置开桥路DH参3数81及7电满源度，值运，行平D衡H并38清17零控。制软件。 （53）根打据开信计号算频机率电，源设 ，置然采后样打速开率DH。3817电源，运行DH3817控制软件。 （15）连根接据各信仪号器频（率此，项 设内置容采必样须速在率仪。器断电状态下进行）。 1（．4）试验参装照置软件—帮—助等文强件度，梁设置桥路参数及满度值，平衡并清零。 （1）连接各仪器（此项内容必须在仪器断电状态下进行）。 （2）根据实验需要按图4接桥方式将应变片和补偿片接入电桥。 （32）打根开据计实算验机需电要源按， 图然4接后桥打方开式D将H3应81变7片电和源补，偿运片行接DH入3电81桥7控。制软件。 1信．号试发验生装器置、—功—率等放强大度器梁 1．试验装置——等强度梁 （1）连接各仪器（此项内容必须在仪器断电状态下进行）。 1（．5）试验根装据置信号—频—率等，强设度置梁采样速率。 （1．4）试参验照装软置件—帮—助等文强件度，梁设置桥路参数及满度值，平衡并清零。 1信．号试发验生装器置、—功—率等放强大度器梁 （信1号）发连生接器各、仪功器率（放此大项器内容必须在仪器断电状态下进行）。
等强度梁动态应变测量
四、试步骤
（1）连接各仪器（此项内容必须在仪器断电状态下进行）。 （2）根据实验需要按图4接桥方式将应变片和补偿片接入电桥。 （3）打开计算机电源，然后打开DH3817电源，运行DH3817控制软件。 （4）参照软件帮助文件，设置桥路参数及满度值，平衡并清零。 （5）根据信号频率，设置采样速率。 （6）参照软件帮助文件完成采样、暂停、停止采样及信号处理等功能。
动态应变仪的工作原理
动态应变仪的工作原理
动态应变仪是一种用于测量材料动态应力-应变响应的仪器。
它的
工作原理基于材料在受到动态加载时会发生应变，而动态应变仪可以
通过测量薄膜的表面形貌变化来获得薄膜的应变。
具体地说，动态应变仪包含一个光源和一个CCD相机，薄膜样片
置于两者之间。
当光源照射到样片表面时，由于样品中物理性质的改变，样品会发生变形，形成形貌变化。
CCD相机会记录下这种形貌变化，然后通过数据处理算法，将形貌变化转换成应变数据。
根据动态应变仪所测得的数据，可以对材料的性能进行深入的研究，例如材料耐冲击性、材料脆性破坏、材料疲劳寿命等。
动态应变
仪在材料科学领域中应用广泛，特别是在纳米科技和材料工程领域，
其应用范围更加广泛。
工程实验力学第6章 动态应变测量
(2)机械标定
图6-5 标定梁 a)等截面纯弯曲梁 b)等强度梁
2.动态标定
当测量较高频率(100Hz以上)的动态应变时，最好采用动态标定。 动态标定的原理，是使标准试件上某点产生一个简谐规律变化 且幅值已知的动应变，它的频率和被测结构动应变的频率相近。 将应变计粘贴在标准试件上，并与测量记录仪器连接，便可根 据已知的动应变幅值进行标定。
6.1.2 非周期性动态应变
1)瞬变性动态应变主要是由于瞬态载荷作用所引起的。 2)准周期性动应变是由若干个简谐周期性动应变叠加而成的， 但其谐波频率之比不全是有理数。
6.1.2 非周期性动态应变
图6-2 动态应变的波形
6.1.3 随机性动态应变
随机性动态应变属于非确定性应变，其变化规律不能用确定的 数学关系描述。例如，因机床加工零件时的振动而产生的动应 变，因车辆在道路上行驶时的振动而产生的动应变等，均属于 随机性动态应变。 对随机性动态应变，虽然无法预测其在未来时刻的数值；且在 进行重复测量时，所得到的记录都是互不相同的，似乎毫无规 律；但大量重复实验的数据表明存在着一定的统计规律性，可 以用概率统计的方法描述和分析。 在对这类应变进行重复测量时，每次所得到的结果都是相同的。 对于非确定性应变，要选用频率响应范围很宽的测量记录系统， 进行大量重复试验，并根据其统计特性进行研究。
6.3 动态应变测量的标定
6.3.1 动态应变测量的仪器系统 6.3.2 动态测量的标定
6.3.1 动态应变测量的仪器系统
图6-4 动态应变测量的仪器系统
1.静态标定 2.动态标定
电标定 应变值的电标定，其原理是由标准电阻应变仪或动 态电阻应变仪上的标定装置(电路)产生标准电信号，并用这种 电信号来模拟标准应变信号，然后传输给记录设备进行记录。 (2)机械标定 应变值的机械标定，其原理是由一套机械装置直 接产生定值标准应变信号，然后用应变仪测量并通过记录设备 进行记录，或用数据采集系统进行应变信号采集。
机械工程测试技术基础第9章应变、力与扭矩测量
拉（压）应变：
机械应变
i
指示应变
uy
1 4
u0
S
g
特点： 1、不能消除弯矩的影响
2、能补偿温度的影响
2、 试件受力状态图
电桥接法：
都受力，互为补偿
拉（压）应变：
i
1
电桥输出电压：
uy
1 4
u0
S
g
1
特点： 1、不能消除弯矩的影响 2、能补偿温度的影响
3、输出电压提高到（1+ ）
3、试件受力状态图
传感器的原边绕组（励磁绕组）和副边绕 组（测量绕组）互相垂直地安装在导磁体中， 原边绕组通过交流电。当不受力时，原边绕组 的磁力线呈对称分布，且不与副边绕组相交链， 此时副边绕组不产生感应电势（图8—7.b）。
当受力时，材料的导磁率发生变化，使磁力线 分布发生变化，磁力线与副边绕组相交链，在副 边绕组中感应电势，电势的大小正比于外力的大 小，测得该感应电势便知与之成比例的外力。
(4)
u0sg
i / 4
例8-2：如图3所示，悬臂梁弹性模 量 E 20 1010 Pa , 贴 片 处 的 抗 弯 截 面 系 数 W 2 106 m3 ，应变片 R1 R2，现用仪器
测得P力作用的指示应变为2000 ，求P力
的大小。
图3
（三）弯曲、拉（压）联合作用时的测量
测拉（压）
两个绕有线圈的铁心A和B相 互垂直放置，其开口端距被测轴表 面1~2mm间隙。A线圈通以交流电， 形成通过转轴的交变磁场。
转轴不受扭，磁力线与B线圈不交链；转 轴受扭矩作用后，应力的变化使部分磁力线 与B线圈交链，并在其中产生感应电势，该 感应电势与扭矩成正比关系。 特 点：
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动态应变测量原理及应用
动态应变测量原理及应用
动态应变测量是指在动态载荷作用下，测量物体内部应变变化的过程。
它广泛应用于精密机械、飞行器、车辆等领域，可以帮助工程师了解物体受力的情况，从而优化设计和提高安全性能。
本文将介绍动态应变测量的原理和应用。
一、动态应变测量原理
动态应变测量原理可以归纳为以下三个方面：
1. 应变传感器：
应变传感器是一种能够检测物体变形的传感器。
在动态应变测量中，常使用的应变传感器有电阻片、应变片和光栅法应变仪等。
电阻片是一种基于电阻变化与应变成正比的传感器，常用于小应变范围内的测量；应变片是一种基于金属电阻材料的传感器，常用于高精度和高灵敏度的测量；光栅法应变仪是一种通过光学原理测量位移的传感器，可用于测量高频率和大变形的物体。
2. 信号处理：
在应变传感器输出信号的基础上，需要进行信号放大、滤波、采样和数据处理等
步骤。
信号放大可以将传感器输出的微小信号放大到可读范围内；滤波可以排除传感器输出的噪声干扰信号；采样可以对信号进行数字化处理；数据处理可以将采样的数据进行处理分析，提取有用信息。
3. 数据分析：
对于动态应变测量数据，需要进行数据分析以提取有用信息。
分析方法包括频率分析、波形分析、时域分析和谱分析等。
频率分析可以将测量数据分解成不同频率的成分，进一步分析物体受力情况；波形分析可以分析物体受力的变化趋势；时域分析可以分析物体内部结构的应变分布情况；谱分析可以对原始信号进行分解和重构，提取有用信息。
二、动态应变测量应用
动态应变测量广泛应用于航空航天、汽车、机械制造等领域。
以下是动态应变测量的一些常见应用：
1. 飞行器：
动态应变测量可帮助工程师了解飞行器在高速飞行和大振幅飞行时的应变情况，从而分析飞行器受力情况，优化设计和提高安全性能。
2. 汽车：
动态应变测量可用于汽车零部件的疲劳寿命测试，通过测量汽车零部件在路面不平和高速行驶等条件下的应变变化，研究其疲劳成因，寻找防止和延长疲劳寿命的方法。
3. 机械制造：
动态应变测量可用于机械制造过程中的模型测试，通过测量模型在大变形和高频率性能下的应变状况，可进一步优化机械设计和提高产品性能。
总之，动态应变测量是实现精密机械、飞行器、车辆等领域优化设计和提高安全性能的关键技术之一。
通过应变传感器、信号处理和数据分析等步骤，工程师可以快速获取物体受力情况，进一步优化设计和提高产品性能。