实验一：电阻应变片的粘贴技术

实验一 电阻应变片的粘贴技术

承受载荷的大型钢结构安全检测的主要内容之一是应力检测。目前，应力检测主要采用结构简单、成本较低、精度高的电阻应变计进行检测。本实验主要是了解应变计的结构及进行应变计的粘贴实验。

一、实验目的

1.了解应变片的结构、规格、用途等；

2.学会设计布置应变片方案；

3.掌握选片、打磨、粘贴、接线、固定、防护等操作工艺和技术。

二、实验设备及器材

1.电阻应变片，接线端子；

2.数字万用电表，测量导线；

3.悬臂梁；

4.砂布、丙酮（或酒精）、药棉等清洗器材；

5.502胶、防潮剂、玻璃纸及胶带；

6.划针、镊子、剪刀等。

三、实验原理

电阻应变计(简称应变片)是由很细的电阻丝绕成栅状或用很薄的金属箔腐蚀成栅

状，并用胶水粘贴固定在两层绝缘薄片中制成，如图1—1所示。栅的两端各焊一小段引线，以供试验时与导线联接。应变片的基本参数有灵敏系数K 、初始电阻值R 、标距L 和宽度B 。

实验时，将应变片用专门的胶水牢固地粘贴在构件表面需测应变处。当该部位沿应变片L 方向产生线变形时，应变片亦随之一起变形，应变片的电阻值也产生了相应的变化。实验证明，在一定范围内应变片的电阻变化率△R 与该处构件的长度变化△L 成正比，图1-1 1-基体 2-合金丝（或栅状金属箔） 3-金属丝引线

即：

△R/R=K·△L/L

其中 R —应变片初始电阻值；△R —应变片电阻变化值；K —应变计灵敏系数。表示每单位应变所造成的相对电阻变化，由制造厂家抽样标定给出，一般K 值在2.0左右。

由于构件的变形是通过应变片的电阻变化来测定，因此，应变测试中，应变片的粘贴是极为重要的一个技术环节。应变片的粘贴质量直接影响测试数据的稳定性和测试结果的准确性。在试验中要求认真掌握应变片粘贴技术。应变片粘贴过程有应变片的筛选、测点表面处理与测点定位、应变片粘贴固化、导线焊接与固定和应变片粘贴质量检查等。

四、实验方法和步骤

1．设计布片方案

单向应变计：需要知道主应力方向，如图1-2；90º应变计：用于测扭矩，粘贴方向与轴线成45º，如图1-3；三片应变花：在无法确定主应力方向时使用，可通过公式计算可得出最大最小主应力和方向，如图1-4。

2．应变片的筛选

应变片的外观检查，要求其基底、覆盖层无破损折曲；敏感栅平直、排列整齐；无锈斑、霉点、气泡；引出线焊接牢固；应变片阻值与绝缘电阻的检查，用万用电表检查应变片的初始电阻值，对于同一测区的应变片阻值之差应小于±0.5欧姆，剔除短路、断路的应变片。

3．测点表面处理和测点定位

为了使应变片牢固地粘贴在构件表面，必须要表面处理。测点表面处理是在测点范围内的试件表面上，用机械方法，粗砂纸打磨，除去氧化层、锈斑、涂层、油圬使其平整光洁。再用细砂纸沿应变片轴线方向成45度角打磨，以保证应变片受力均匀。然后，用脱脂棉球蘸丙酮（或酒精）沿同一方向清洗贴片处，直至棉球上看不见污迹为止。

图1-2 图1-3 图1-4

构件表面处理的面积应大于电阻应变片的面积。

测点定位，用划针或铅笔在测点处划出纵横中心线，纵线方向应与应变方向一致。4．应变片粘贴

应变片粘贴，即将电阻应变片准确可靠地粘贴在试件的测点上。分别在构件预贴应变片处及电阻应变片底面涂上一薄层胶水(如502瞬时胶)，将应变片准确地贴在预定的划线部位上，垫上玻璃纸，以防胶水糊在手指上；然后用拇指沿一方向轻轻滚压，挤去多余胶水和胶层的气泡；用手指按住应变片1—2min，待胶水初步固化后，即可松手。粘贴好的应变片应位置准确；胶层薄而均匀，密实而无气泡。

对室温固化粘结剂完成上述工序后，即可自然干燥固化，一般时间为1—2小时。502胶水粘结时，采用自然干燥固化。有时为促进固化，提高粘结强度，可在贴好的应变片上垫海绵后用重物压住；为了加快胶层硬化速度，可以用紫外线灯光烘烤。

5．应变片粘贴质量检查

用放大镜观察粘合层是否有气泡，整个应变片是否全部粘贴牢固，有无造成短路、断路等部位。检查应变片粘贴的位置是否正确，其中线是否与测点预定方向重合。用万用电表检查应变片的电阻值，一般粘贴前后不应有大的变化。若发生明显变化，应检查焊点质量或者断线。应变片与试件之间的绝缘电阻应大于200兆欧。

6．导线固定

引线至测量仪器间的导线规格、长度应一致，排列要整齐，分段固定。导线的固定可采用医用胶布，703胶及橡皮泥等。

7．作完实验后，整理好所用仪器设备，清理实验现场，将所用仪器设备复原，实验资料交指导教师检查签字。

五、注意事项

1.在选电阻片和粘贴的过程中，不要用手接触片身，要用镊子夹取引线；

2.清洗后的被测点不要用手接触，已防粘上油渍和汗渍；

3.固化的电阻片及引线要用防潮剂（石腊、松香）或胶布防护。

六、实验报告内容

1.简述应变计筛选原则与原因。

2.简述应变片粘贴的整个操作过程及注意事项。

3.分析实验过程中遇到的问题及简述处理方法。