第二章-1电阻应变片.

电阻应変式传感器具有悠久的历史，是应用最广泛的传感器之—.应变测试技术的应用：应力、应变、力、扭矩、压《. 位卷、温度、加速度等•

一.电测法的优点：

❖非线社小，电阻的变化同念变成銭牲关系.

❖应变片尺寸小(我a的应变片欄长*小it0.178mm).重*轻(Tt为

0,V0.2g).慣性小，頻率响念好.可测gOOkHz的动态应变.

❖imt小・蹩个测*系统钓狭差可扯制在1%以内.

❖测*范ffl广.一般测量范®为2*105~1(H±fil的程直变_・

❖能适应复杂的环境.

❖才法易：ra,便于推广

.

二、电测法的

(1) 不适于测螯体虫力分布

(2) 仪器接钱多

(3) 易受干扰

•应力利曲直电测的基本嫌《:将金属如丝粘贴在枕测*件上，金厲丝受力变形后其电阻也发生相应钓变化，测电&的变化就可测出应变值.测应力用虎克定律计算・

•转«»:电阻应变片

•测量鉞路和放大«:电阻应变仪

•记录仪：光线示浪＞»等

L 东大学娱£工《技术胡丸中心 4

2.1电阻应变式传感器一应变片 RIL-

三、应变片的结构

丝绕式应变片的构造示意如下图。它以直径为 0.025mm 左右的、

高电

阻率的合

金电阻丝2,

绕成形 如栅栏的敏感栅。 电阻应变片工作原理是基于金属导

体的应变效应，即金属导体在外力作用

下发生机械变形时，其电阻值随着所受

机械变形（伸长或缩短）的变化而发生变

化的现象。 Illll Illi Bsl mIH L 东大学娱£工《技术胡丸中心 3

z

• I I 山

/

1•基底2•电阻丝3•覆盖层4•引线电阻丝应变片的基本结构

R = p d! A

上述任何一个多数变换均会引起电阻变化，求导数代入R — P* I/ A

金属丝体积不变:

dr dl

7〜厂W

dR dl dA dp

R+ -

力P 金属丝；A =兀・厂2

dR dl ~R~~一妆+空

r P

金属应变片的电阻R为

1）工作原理

有:

L东大学權£工《技求胡究中心5

L 东大学權£工《技求胡究中心6

有:

空=十砂+虫

R P

金属丝应变片:

对金属材料，导电率不变:

= (1 + 2/Z )&

讨论：

(1)其本身有两项构成： 其尺寸部分引起：(1+2 M

)

£；

电阻率引起的，其变化规律有待探讨;

(2)电阻丝的灵敏系数在一定范围内可看作是一常数，该系 数一般可由实验获得.

\R

2）应变片的主要參数

a ）几何参数：表距L 和丝栅宽度b,制造厂常用bxL 表示.

b ）电阻值：应变计的原始电阻值，应变片的标准名义电阻值 通常为60、120、350、500、lOOOflfi.种，一般为 1200.

C ）灵敏系数：表示应变计变换性能的重要参数.

在单向应力状态下的标准标定装*上（纯弯曲梁或等强度梁, 钢材的泊松比为0.285）用实脸方法确定的.测量时应变片沿梁 的主应力方向粘贴，应变片的相对电阻变化与粘贴处的表面应变 之比为其灵敏系数;生产单位在每批次中按一定比例抽样检查， 取其平均值作为产品的灵敏系数.

e ）温度效应 乂

（1） 温度变化引起的电阻变化 J = % 如

（2） 被测试件与应变片膨胀系数不同引起的附加应变

^ = K (/V/?jAr

R

J = a 栅• + K (0构-0 J d

考虑进行补倦：桥路补偿＜♦*下测量》、用汶度6补偿片（»＞下测量）

d ）

最大工作电流

I 外

& =丄艺

L 东大学模£工《技求础究中心 12

应变片的主要参数 f)横向灵敏度： 由于由于丝柵ffl 弧段的存在，电阻丝的瓷形不但受轴向应变CX 的作用，同 时也受横向应变ey 的作用• 竺= H 一 2nl+(n- l)7cr Ks & + 2L = K.6 + Ke 、 R * 才 ' ' 横向灵敏度: (?!- I)7cr iZ 心轴向灵敏系« Ky 横向灵敏系数 K H =—— K* 1 + // Jff, = Xoff, —般 H<5% A/? 〒 = Kg+///=K,| Ko —应变片的灵敏系数 11 不仅与丝ffl 的材料、形状有关，而且与 应变场的比值有关•应变场的診响直接 与横向影响灵敏度的大小有关。 L 东大学模£工《技求础究中心 应变片的横向效应的修正 应变片出厂时给出的应变片的灵敏系数K,是在标定梁上 抽样标定.的，即在e y/ 6 x=-p 条件下得到的 实测中•以K 来代替則仪器的应变读数为 u u 云=丄竺二丄©(£十心沁空 ■' K R K " ' \-/J H &«" 为消除横向效应的影响, 两

个方向贴片测g:

L 东丸学娱£工《技求胡究中心 14

g )其它：

表示应变计性能的泰数

工作温度

机械滞后

蠕变、尊漂

疲劳寿命

频率响应特性等

(2)短接式应变片

优点：克服了回线式应变片的横向效应.

缺点：在冲击、振动试验条件下，易在焊接 点处出

现疲勞破坏.(1)丝筑式应变片 L 东丸学娱£工《技求胡究中心 13