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應(yīng)變片是根據(jù)應(yīng)變效應(yīng)而制成的傳感元件，由敏感柵等構(gòu)成，用于測(cè)量應(yīng)變。使用時(shí)將其牢固地粘貼在構(gòu)件的測(cè)點(diǎn)上，構(gòu)件受力后由于測(cè)點(diǎn)發(fā)生應(yīng)變，敏感柵也隨之變形而使其電阻發(fā)生變化，再由專用儀器測(cè)得其電阻變化大小，并轉(zhuǎn)換為測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值。

 

中文名	外文名	現(xiàn)象	制成
應(yīng)變片	strain gauge	應(yīng)變效應(yīng)	半導(dǎo)體材料

 

目錄

 

應(yīng)變片的概述

應(yīng)變片的分類

應(yīng)變片的原理

應(yīng)變片的應(yīng)用

應(yīng)變片測(cè)量?jī)?yōu)缺點(diǎn)

應(yīng)變片的選型

應(yīng)變片的粘貼步驟

 

 

 

應(yīng)變片的概述：

應(yīng)變片是由敏感柵等構(gòu)成用于測(cè)量應(yīng)變的元件，使用時(shí)將其牢固地粘貼在構(gòu)件的測(cè)點(diǎn)上，構(gòu)件受力后由于測(cè)點(diǎn)發(fā)生應(yīng)變，敏感柵也隨之變形而使其電阻發(fā)生變化，再由專用儀器測(cè)得其電阻變化大小，并轉(zhuǎn)換為測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值。

 

應(yīng)變片的分類：

2.1.按材料分： 金屬式體型——絲式、箔式、薄膜型、半導(dǎo)體式體型、薄膜型、擴(kuò)散型、 外延型、PN結(jié)型等。

2.2.按結(jié)構(gòu)分：?jiǎn)纹?、雙片、特殊形狀 按使用環(huán)境：高溫、低溫、高壓、磁場(chǎng)、水下;

 

應(yīng)變片的原理：

金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬導(dǎo)體的電阻值可用下式表示：

式中：ρ——金屬導(dǎo)體的電阻率(Ω。cm2/m )

S ——導(dǎo)體的截面積(cm2 )

L ——導(dǎo)體的長(zhǎng)度(m )

我們以金屬絲應(yīng)變電阻為例，當(dāng)金屬絲受外力作用時(shí)，其長(zhǎng)度和截面積都會(huì)發(fā)生變化，從上式中可很容易看出，其電阻值即會(huì)發(fā)生改變。

假如金屬絲受外力作用而伸長(zhǎng)時(shí)，其長(zhǎng)度增加，而截面積減少，電阻值便會(huì)增大。當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時(shí)，長(zhǎng)度減小而截面增加，電阻值則會(huì)減小。只要測(cè)出加在電阻的變化(通常是測(cè)量電阻兩端的電壓)，即可獲得應(yīng)變金屬絲的應(yīng)變情。

 

應(yīng)變片的應(yīng)用：

應(yīng)變片主要應(yīng)用于傳感器。振動(dòng)時(shí)效效果取決于振型的選擇。為確保準(zhǔn)確地消除或降低工件關(guān)鍵部位的殘余應(yīng)力，防止焊接、切割、鑄造、鍛壓、機(jī)加工件變形與開裂。Sigmar開發(fā)出多種常規(guī)時(shí)效設(shè)備，可為用戶提供科學(xué)的工藝振型分析、方便的設(shè)備操作功能，以便定性地保證時(shí)效工藝效果……它們可分為分為4個(gè)系列16個(gè)規(guī)格。 稱重傳感器的定義：

一種已考慮到使用當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣群涂諝飧×τ绊懙挠脕頊y(cè)量質(zhì)量的傳感器。稱重傳感器能把被測(cè)質(zhì)量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。有各種各樣的稱重傳感器，例電容式稱重傳感器；電磁平衡式傳感器，有壓電式稱重傳感器等等。

 

 

應(yīng)變片測(cè)量?jī)?yōu)缺點(diǎn)：

5.1.測(cè)量靈敏度和精度高。其最小應(yīng)變讀數(shù)為1με（微應(yīng)變，1με=1×10-6ε）在常溫測(cè)量時(shí)精度可達(dá)1~2%。

5.2.測(cè)量范圍廣?？蓽y(cè)1~20000με。

5.3.頻率響應(yīng)好?？梢詼y(cè)量從靜態(tài)到數(shù)十萬赫的動(dòng)態(tài)應(yīng)變。

5.4.應(yīng)變片尺寸小，重量輕。最小的應(yīng)變片柵長(zhǎng)可短到0.1毫米，安裝方便，不會(huì)影響構(gòu)件的應(yīng)力狀態(tài)。

5.5.測(cè)量過程中輸出電信號(hào)，可制成各種傳感器。

5.6.可在各種復(fù)雜環(huán)境下測(cè)量。如高、低溫、高速旋轉(zhuǎn)、強(qiáng)磁場(chǎng)等環(huán)境測(cè)量。

雖然應(yīng)變測(cè)量具有上述優(yōu)點(diǎn)，但同樣也有缺點(diǎn)：

5.6.1只能測(cè)量構(gòu)件的表面應(yīng)變，而不能測(cè)構(gòu)件的內(nèi)部應(yīng)變。

5.6.2一個(gè)應(yīng)變片只能測(cè)構(gòu)件表面一個(gè)點(diǎn)沿某個(gè)方向的應(yīng)變，而不能進(jìn)行全域性測(cè)量。

 

應(yīng)變片的選型：

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，選擇應(yīng)變片應(yīng)從測(cè)試環(huán)境、應(yīng)變的性質(zhì)、應(yīng)變變化梯度、粘貼空間、曲率半徑、測(cè)量精度和應(yīng)變片自身特點(diǎn)等方面去加以考慮。測(cè)試的環(huán)境主要考慮溫度、溫度和電磁場(chǎng)等。應(yīng)變的性質(zhì)分為靜應(yīng)變和動(dòng)應(yīng)變，靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量選擇橫向效應(yīng)較小的應(yīng)變片；動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量選擇疲勞壽命強(qiáng)的應(yīng)變片。對(duì)于應(yīng)變場(chǎng)均勻變化的被測(cè)對(duì)象，對(duì)應(yīng)變片柵長(zhǎng)沒有特殊要求，可選柵長(zhǎng)長(zhǎng)的應(yīng)變片，易于粘貼；對(duì)于應(yīng)變梯度變化大的測(cè)點(diǎn)，可選用柵長(zhǎng)較小的應(yīng)變片。可用的粘貼空間也影響著應(yīng)變片的選擇，特別是窄小空間宜選用柵長(zhǎng)小的應(yīng)變片。選擇的應(yīng)變片應(yīng)無氣泡、霉斑、銹點(diǎn)等缺陷，阻值在120±2Ω以內(nèi)，具有自補(bǔ)償?shù)膽?yīng)變片。應(yīng)變片的熱膨脹系數(shù)如6 頁表中所示，可以從中選擇適用于被測(cè)物的自補(bǔ)償應(yīng)變片。

根據(jù)被測(cè)對(duì)象的不同選擇不同的應(yīng)變片。用于混凝土應(yīng)變測(cè)試的應(yīng)變片要求敏感柵長(zhǎng)度較長(zhǎng)，如線型片敏感柵長(zhǎng)度宜用60、70、80、120mm；箔式片的敏感柵長(zhǎng)度宜用10、20、30mm。用于復(fù)合材料強(qiáng)度測(cè)試的箔式應(yīng)變片敏感柵長(zhǎng)度宜選用2、5mm。用于印刷電路板測(cè)試的箔式應(yīng)變片柵長(zhǎng)度宜選用0.2、1mm。木材、玻璃的應(yīng)變測(cè)量宜選用柵長(zhǎng)為5mm的應(yīng)變片。一般金屬、丙烯的應(yīng)變測(cè)量宜選用柵長(zhǎng)為1~6mm的應(yīng)變片。應(yīng)力集中測(cè)試宜用柵長(zhǎng)為0.15~2mm的單或雙軸5片型應(yīng)變片?？臻g較窄的應(yīng)變片測(cè)量和碰撞應(yīng)力等快速狀態(tài)下的應(yīng)變片測(cè)量宜選用柵長(zhǎng)為0.12~1mm的應(yīng)變片。還有專門用于測(cè)量殘余應(yīng)力、大變形和測(cè)量螺栓軸力的專用應(yīng)變片。

單枚應(yīng)變片一般用于測(cè)量單軸應(yīng)變，應(yīng)變花用于測(cè)量平面應(yīng)力狀態(tài)。材料泊松比的測(cè)量宜選用正交的雙軸應(yīng)變花。應(yīng)力分析宜選用0/90/45度的三軸應(yīng)變花。二軸90 應(yīng)變花用于主應(yīng)力方向已知的場(chǎng)合，三軸和四軸應(yīng)變花則用于主應(yīng)力方向未知的場(chǎng)合。60Ω的應(yīng)變片常用于彎曲校正（兩枚應(yīng)變片位于同一橋臂上），120Ω的應(yīng)變片用于一般應(yīng)力測(cè)量，350~1000Ω的應(yīng)變片用于制作應(yīng)變型傳感器。

 

應(yīng)變片的粘貼步驟：

7.1.選擇應(yīng)變片

7.2.除銹，保護(hù)膜

7.3.確定粘貼位置

7.4.對(duì)粘貼面的脫脂和清潔

7.5.圖粘貼劑

7.6.粘貼

7.7.加壓