电测法基本原理

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应变方向
实验证明，在一定范围内，应变片的电 阻变化率ΔR/ R与应变ε成正比，即：
R K R
K：应变片的灵敏系数。
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三. 应变仪电桥原理
B
R1
R2
A
R3
C
R4
U
D
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设A、C间的电压为U，则流经电阻R1的电流为：
B
U I1 R1 R2
R1两端的电压降为：
R1
R2
A
R3
C
R4
上式代表电桥的输出电压与各桥臂电 阻改变量的一般关系式，称为电桥输出公 式。
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R1 R2 R1 R2 R3 R4 U U ( ) 2 ( R1 R2 ) R1 R2 R3 R4
一般应变片标准阻值120欧姆，即
R1 R2 R3 R4 120
R1 R2 K 1 K 2 R1 R2 R4 R3 K 4 K 3 R4 R3
( R1 R1 )( R4 R4 ) ( R2 R2 )( R3 R3 ) U U ( R1 R1 R2 R2 )( R3 R3 R4 R4 )
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将电桥平衡条件代入上式，并略去高阶小量得：
R1R2 R1 R2 R3 R4 U U ( ) 2 ( R1 R2 ) R1 R2 R3 R4
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当输出电压△U=0时，称为电桥平衡。
R1 R4 R2 R3 U U ( R1 R2 )( R3 R4 )
由上式可知，电桥的平衡条件为：
R1R4 R2 R3
R3 R1 R2 R4
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设电桥在接上电阻R1，R2，R3，R4时处于 平衡状态，那么，当上述各电阻分别改变 △R1， △R2， △R3， △R4时，则电桥的 输出电压为：
U
D
U AB
R1 I1 R1 U R1 R2
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同理，R3两端的电压降为：
U AD R3 U R3 R4
所以，B、D端的输出电压为： R3 R1 U U AB U AD U U R1 R2 R3 R4
R1 R4 R2 R3 U U ( R1 R2 )( R3 R4 )
代入后得到：
U U K (1 2 3 4 ) 4
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四. 全桥接线法
在测量时, 将粘贴在试件上的四个相同
规格的应变片同时接入测量电桥，当试件
受力后，设上述应变片感受的应变分别为ε1、
ε2、 ε3、 ε4，相应的电阻变化率分别
为△R1 、 △R2 、 △R3 、 △R4，
则电桥的输出电压为：
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U U K (1 2 3 4 ) 4
4U ds KU 1 2 3 4
1R
A
B
R2
1
2
C
U
R3 3
4
D
R4
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五. 半桥接线法
B
工作片 R1
R3
A
R2
工作片
C
R4
U
在进行测量时，只在电桥 的A、B和B、C间接应 变片，而在 A、D和D、 C间则应 用应变仪内的 两个 阻值相等的固定 电 阻。
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温度补偿片接法
B
工作片
A
R1
R3
R2
补偿片
C
R4
U
D
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加载后：
工作片的应变：
B
ε1=εA+εt
补偿片的应变：
工作片
A
R1
R3
R2
补偿片
C
R4
U
ε2=εt
由于采用半桥接法， 由式子
D
εds=ε1－ε2
εds=εA
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实验安排：
地点：北区实验楼材料实验室
时间：本周六上午（10月11日）
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电测法基本原理
工程力学实验室
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一.电阻片简述
电阻应变片是由Φ=0.02-0.05mm的 康铜丝或镍铬丝绕成栅状(或用很 薄的金属箔腐蚀成栅状)夹在两层 绝缘薄片中(基底)制成。 用镀银铜线与应变片丝栅连接， 作为电阻片引线。
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电阻片简图
丝栅
焊点
基底
引线
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二.电测法基本原理
实验时，将应变片粘贴在试件表面需 测应变的点处和方向上，当该点沿 应变片方向产生应变时，应变片也 随之变形，致使应变片的电阻值产 生一个变化量ΔR。
D
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R1=R2=R，
R1 K 1 R
R3=R4，
R2 K 2 R
R3 R4 0
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ds
4U 1 2 3 4 KU
A
R1
R3
B
R2
C
R4
U
4U ds 1 2 KU
D
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六. 温度补偿片
在实验中,如果温度发生变化, 应变片的 阻值将随之改变, 故测量结果中也将包括温 度改变引起的虚假应变。 为了消除温度的影响，常采用补偿片 法。即在与被测试件材料相同的另一试块 上，粘贴上与工作片型号相同的电阻片， 并放置在与被测试件相同的环境下，且不 受力。