电测法基本原理综述

电阻应变计基本原理与

使用方法

黄跃平

东南大学力学实验中心

一.电阻应变片简述

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。

电阻应变测量技术

机械量 电量

电阻应变片 电阻应变测量技术的优点：

1、应变片尺寸小、重量轻，安装方便。

2、测量灵敏度与精度高。

3、测量应变的范围广。

4、可测量应力梯度较大的构件的应变。 大应变

点应变

5、频率响应好。 可测动应变

6、可测量特殊环境下的应变。

7、可以实行测量结果的数字化和计算机处理。

8、可以制成各种传感器。

电阻应变测量系统

注意： 1、只能测量构件表面的应变。

2、应变片的测量值反映的是敏感栅下所覆盖面积下的平均值。

3、是局部测量。 （逐点测量）

全场测量：光弹性法。

电阻应变计 基底丝栅焊点

引线

电阻应变计

箔式应变片的优点：

♌1、尺寸精确，线条均匀，灵敏系数、电阻值离散小。♌2、横向效应小，粘结面积大，粘贴牢固，散热性好。♌3、光刻腐蚀可制成各种应变花及小标距应变片。

♌4、耐潮湿，绝缘性好，蠕变及机械滞后小。

♌5、便于成批生产，质量好，成品率高。

应变测量系统框图

应变片电阻应变仪记录设备

数字式静态应变仪

动态应变仪示波器

光线振子示波器

毫伏表

磁带记录仪

X-Y记录仪

数据采集器

二.电阻应变效应

K：应变片的灵敏系数。

灵敏系数

)21(L

dL d R dR μρρ++=ερρ

μd K ++=)21(0x

R R K ε∆=

2.Temperature Compensation

Ambient temperature changes affect the performance characteristics of the gauge in the following ways.

- strain sensitivity of the metal alloy changes. - grid elongation/ contraction governed by

- component elongation/ contraction. (base metal)

- Resistivity changes governed by

The effect of gauge grid, base material elongation and resistivity changes may be combined to give.:

()T T S R R g T

∆+∆∝-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∆γβThis may be minimized by letting β=α and using materials with a low value of γ

T ∆=∝∆ /T R R ∆=∆γ/

应变片的粘贴技术和防护（一）应变片的筛选

1、外观检查

2、测量应变片的初始电阻值（二）构件表面处理

（三）贴片

（四）固化

（五）导线焊接与固定

接线端子

（六）粘贴质量检查

（七）应变片的防潮保护

粘贴技术

应变计的粘贴工艺应变计粘结剂

1．氰基丙烯酸脂粘结剂

牌号为501、502、504和661等的粘结荆均属此类型。这是一种化学反应型粘结剂。

2．环氧树脂粘结剂

这种粘结剂是以环氧树脂为粘料，加入适量的固化剂、增塑剂而成。环氧树脂是含有环氧基的线型高分子化合物，加入固化剂后形成体型结构，具有很强的粘结力。这种粘结剂具有绝缘电阻高、防水、耐油、耐化学药品以及固化不收缩，不会造成应变计残余应力等优点。虽然性脆，但加入适量的增塑剂可提高韧性。

应变计的粘贴工艺

应变计的粘贴工艺包括：

1、构件测点部位的表面处理；

2、应变计的粘贴、固化；

3、导线的焊接；

4、应变计和引线的防护以及贴片质量检

查等。

这是电测技术中的一个关键环节，其中任何一道工序的质量未能保证，都将直接影响测试结果。

应变计准备

贴片前，将待用的应变计进行外观检查和阻值测量。外观检查可凭肉眼或借助放大镜进行，目的在于观察敏感栅有无锈斑，缺陷，是否排列整齐，基底和覆盖层有无损坏，引线是否完好。阻值测量可用4位惠斯登电桥或数字欧姆表，目的在于检查敏感栅是否有断路、短路，并进行阻值分选，对于共用温度补偿的一组应变计，阻值相差不得超过±0.5。同一次测量的应变计，灵敏系数必须相同。

构件表面处理

对于钢铁等金属构件，首先是清除表面油漆、氧化层和污垢；然后磨平或锉平，并用细砂布磨光。通常称此工艺为“打磨”。打磨光洁度应达▽5左右。对非

常光滑的构件，则需用细砂布沿45°方向交叉磨出一些纹路，以增强粘结力。打磨面积约为应变计面积的5倍左右。打磨完毕后，用划针轻轻划出贴片的准确方位。

表面处理的最后一道工序是清洗。即用洁净棉纱或脱脂棉球蘸丙酮或其它挥发性溶剂对贴片部位进行反复擦洗，直至棉球上见不到污垢为止。

贴片

贴片工艺随所用粘结剂不同而异，用502胶贴

片的过程是，待清洗剂挥发后，先在贴片位置滴

一点502胶，用应变计背面将胶水涂匀，然后用

镊子拨动应变计，调整位置和角度。定位后，在

应变计上垫一层聚乙烯或四氟乙烯薄膜，用手指

轻轻挤压出多余的胶水和气泡。待胶水初步固化

后即可松开。

粘贴好的应变计应保证位置准确，粘结牢固、胶层均匀、无气泡和整洁干净。