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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，用于測量應(yīng)變。使用時將其牢固地粘貼在構(gòu)件的測點上，構(gòu)件受力后由于測點發(fā)生應(yīng)變，敏感柵也隨之變形而使其電阻發(fā)生變化，再由專用儀器測得其電阻變化大小，并轉(zhuǎn)換為測點的應(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)變片測量優(yōu)缺點

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)成用于測量應(yīng)變的元件，使用時將其牢固地粘貼在構(gòu)件的測點上，構(gòu)件受力后由于測點發(fā)生應(yīng)變，敏感柵也隨之變形而使其電阻發(fā)生變化，再由專用儀器測得其電阻變化大小，并轉(zhuǎn)換為測點的應(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、擴散型、 外延型、PN結(jié)型等。

2.2.按結(jié)構(gòu)分：單片、雙片、特殊形狀 按使用環(huán)境：高溫、低溫、高壓、磁場、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，其長度和截面積都會發(fā)生變化，從上式中可很容易看出，其電阻值即會發(fā)生改變。

假如金屬絲受外力作用而伸長時，其長度增加，而截面積減少，電阻值便會增大。當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時，長度減小而截面增加，電阻值則會減小。只要測出加在電阻的變化(通常是測量電阻兩端的電壓)，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。振動時效效果取決于振型的選擇。為確保準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、機加工件變形與開裂。Sigmar開發(fā)出多種常規(guī)時效設(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，以便定性地保證時效工藝效果……它們可分為分為4個系列16個規(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量質(zhì)量的傳感器。稱重傳感器能把被測質(zhì)量轉(zhuǎn)換成電壓信號。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)變片測量優(yōu)缺點：

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

5.2.測量范圍廣。可測1~20000με。

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

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

5.5.測量過程中輸出電信號，可制成各種傳感器。

5.6.可在各種復(fù)雜環(huán)境下測量。如高、低溫、高速旋轉(zhuǎn)、強磁場等環(huán)境測量。

雖然應(yīng)變測量具有上述優(yōu)點，但同樣也有缺點：

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

5.6.2一個應(yīng)變片只能測構(gòu)件表面一個點沿某個方向的應(yīng)變，而不能進行全域性測量。

 

應(yīng)變片的選型：

實際應(yīng)用時，選擇應(yīng)變片應(yīng)從測試環(huán)境、應(yīng)變的性質(zhì)、應(yīng)變變化梯度、粘貼空間、曲率半徑、測量精度和應(yīng)變片自身特點等方面去加以考慮。測試的環(huán)境主要考慮溫度、溫度和電磁場等。應(yīng)變的性質(zhì)分為靜應(yīng)變和動應(yīng)變，靜態(tài)應(yīng)變測量選擇橫向效應(yīng)較小的應(yīng)變片；動態(tài)應(yīng)變測量選擇疲勞壽命強的應(yīng)變片。對于應(yīng)變場均勻變化的被測對象，對應(yīng)變片柵長沒有特殊要求，可選柵長長的應(yīng)變片，易于粘貼；對于應(yīng)變梯度變化大的測點，可選用柵長較小的應(yīng)變片?？捎玫恼迟N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小的應(yīng)變片。選擇的應(yīng)變片應(yīng)無氣泡、霉斑、銹點等缺陷，阻值在120±2Ω以內(nèi)，具有自補償?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物的自補償應(yīng)變片。

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

單枚應(yīng)變片一般用于測量單軸應(yīng)變，應(yīng)變花用于測量平面應(yīng)力狀態(tài)。材料泊松比的測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)力方向已知的場合，三軸和四軸應(yīng)變花則用于主應(yīng)力方向未知的場合。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，保護膜

7.3.確定粘貼位置

7.4.對粘貼面的脫脂和清潔

7.5.圖粘貼劑

7.6.粘貼

7.7.加壓