常用的電阻應(yīng)變計(jì):1、短接式應(yīng)變計(jì),短接式應(yīng)變計(jì)也有紙基和膠基等種類。短接式應(yīng)變計(jì)由于在橫向用粗銅導(dǎo)線短接,因而橫向效應(yīng)系數(shù)很小(<0.1%),這是短接式應(yīng)變計(jì)的較大優(yōu)點(diǎn)。另外,在制造過程中敏感柵的形狀較易保證,故測量精度高。但由于它的焊點(diǎn)多,焊點(diǎn)處截面變化劇烈,因而這種應(yīng)變計(jì)疲勞壽命短。2、金屬箔式應(yīng)變計(jì),箔式應(yīng)變計(jì)的敏感柵是用厚度為0.002~0.005毫米的銅鎳合金或鎳鉻合金的金屬箔,采用刻圖、制版、光刻及腐蝕等工藝過程而制成?;资窃诓牧硪幻嫱可蠘渲z,經(jīng)過加溫聚合而成,基底的厚度一般為0.03~0.05mm。電阻應(yīng)變計(jì)的種類很多,分類的方法也很多。北京光纖應(yīng)變計(jì)工作溫度
應(yīng)變計(jì)敏感柵材料和基底材料的選擇:60℃以內(nèi)、長時(shí)間、較應(yīng)變量在1000μm/m以下的應(yīng)變測量,一般選用以康銅合金或卡瑪合金箔為敏感柵、改性酚醛或聚酰亞胺為基底的應(yīng)變計(jì)(BE、ZF、BA及日用衡器類應(yīng)變計(jì)系列);150℃以內(nèi)的應(yīng)變測量,一般選用以康銅、卡瑪合金箔為敏感柵、聚酰亞胺為基底的應(yīng)變計(jì)(BA系列);60℃以內(nèi)高精度傳感器常用以康銅合金或卡瑪合金箔為敏感柵、改性酚醛為基底的應(yīng)變計(jì)(BF、ZF系列)。應(yīng)變計(jì)敏感柵結(jié)構(gòu)型式的選擇:測量未知主應(yīng)力方向試件的應(yīng)變或測量剪應(yīng)變時(shí)選用多軸應(yīng)變計(jì),前者可用三軸互相夾角為45°,或60°,或120°等的應(yīng)變計(jì),后者用夾角為90°的二軸應(yīng)變計(jì);測量已知主應(yīng)力方向試件的應(yīng)變時(shí),可選用單軸應(yīng)變計(jì);用于壓力傳感器的應(yīng)變計(jì)可選用圓形敏感柵的多軸應(yīng)變計(jì);測量應(yīng)力分布時(shí),可選用排列成串或成行的5~10個(gè)敏感柵的多軸應(yīng)變計(jì)。北京光纖應(yīng)變計(jì)工作溫度對(duì)沒有蓋層的應(yīng)變計(jì),要順著敏感柵的方向輕輕擦洗,洗凈后用紅外線燈或其它烘干裝置烘干備用。
電阻應(yīng)變計(jì)張絲式應(yīng)變計(jì),它是利用一定結(jié)構(gòu)使金屬電阻絲張緊并能直接受力而產(chǎn)生電阻-應(yīng)變效應(yīng)的一種應(yīng)變計(jì),又稱非粘貼式應(yīng)變計(jì)。一種測量微小壓力的張絲式應(yīng)變計(jì)是將金屬電阻線繞在固定于彈簧片上的數(shù)個(gè)柱子上制成的。當(dāng)壓力通過連桿加到彈簧片上時(shí),彈簧片的變形使柱子移動(dòng),從而改變電阻線圈的張力而使其電阻發(fā)生變化。線圈連接成橋式電路,于是電橋由于橋臂電阻的變化而失去平衡,產(chǎn)生正比于壓力的輸出電壓。利用張絲式應(yīng)變計(jì)的原理還可制成扭矩傳感器和加速度計(jì)。
電阻應(yīng)變計(jì)根據(jù)被測構(gòu)件的應(yīng)變狀態(tài):(1)應(yīng)變分布梯度應(yīng)變計(jì)測出的應(yīng)變值是應(yīng)變計(jì)柵長范圍內(nèi)的平均應(yīng)變值。因此當(dāng)應(yīng)變沿試件軸向?yàn)榫鶆蚍植紩r(shí),可以選用任意柵長的應(yīng)變計(jì),而對(duì)測試精度無直接影響。柵長大的應(yīng)變計(jì),其橫向效應(yīng)系數(shù)小,且粘貼也比較容易。如果是對(duì)應(yīng)變梯度大的構(gòu)件進(jìn)行測試,則應(yīng)視具體情況選用柵長小的應(yīng)變計(jì)。(2)應(yīng)變性質(zhì)對(duì)于靜態(tài)應(yīng)變測量,溫度變化是產(chǎn)生誤差的重要原因,如有條件,可針對(duì)具體試件材料選用溫度自補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)。對(duì)于動(dòng)態(tài)應(yīng)變測量,應(yīng)選用疲勞壽命高的應(yīng)變計(jì),如箔式應(yīng)變計(jì)。應(yīng)變計(jì)準(zhǔn)備,貼片前,將待用的應(yīng)變計(jì)進(jìn)行外觀檢查和阻值測量。
下面介紹幾種常用的電阻應(yīng)變計(jì),金屬絲式應(yīng)變計(jì)的敏感柵一般是用直徑0.01~0.05毫米的銅鎳合金或鎳鉻合金的金屬絲制成??煞譃榻z繞式和短接式兩種。絲繞式應(yīng)變計(jì)是用一根金屬絲繞制而成(見圖2-3),短接式應(yīng)變計(jì)是用數(shù)根金屬絲按一定間距平行拉緊,然后按柵長大小在橫向焊以較粗的鍍銀銅線,再將銅導(dǎo)線相間地切割開來而成。絲繞式應(yīng)變計(jì)的疲勞壽命和應(yīng)變極限較高,可作為動(dòng)態(tài)測試用傳感器的應(yīng)變轉(zhuǎn)換元件。絲繞式應(yīng)變計(jì)多用紙基底和紙蓋層,其造價(jià)低,容易安裝。但由于這種應(yīng)變計(jì)敏感柵的橫向部分是圓弧形,其橫向效應(yīng)較大,測量精度較差,而且其端部圓弧部分制造困難,形狀不易保證相同,使應(yīng)變計(jì)性能分散,故在常溫應(yīng)變測量中正逐步被其它片種代替。表貼式應(yīng)變計(jì)為振弦式彈性梁結(jié)構(gòu),適用于焊接到各種鋼結(jié)構(gòu)的場合。北京光纖應(yīng)變計(jì)工作溫度
振弦式應(yīng)變計(jì)可測量鋼或混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)變,測量值用于計(jì)算結(jié)構(gòu)荷載或應(yīng)力。北京光纖應(yīng)變計(jì)工作溫度
電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù),貼在構(gòu)件上的電阻應(yīng)變片,由于構(gòu)件產(chǎn)生應(yīng)變。應(yīng)變片產(chǎn)生了微小的電阻變化。電阻變化率(△R/R)與應(yīng)變(ε=△L/L)之比稱為應(yīng)變片的靈敏系數(shù)(K)。根據(jù)推導(dǎo),電阻絲單絲的靈敏系數(shù)KS主要與電阻絲材料的波桑比有關(guān),因而為一常數(shù)。通常所用的柵狀電阻絲應(yīng)變片,由于電阻應(yīng)變片兩端的阻絲有圓弧彎轉(zhuǎn)部分,所以不僅沿電阻絲方向的應(yīng)變能使應(yīng)變片產(chǎn)生電阻變化,而垂直于電阻絲方向的應(yīng)變亦使應(yīng)變片產(chǎn)生部分電阻變化。這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變片的橫向效應(yīng)。因此應(yīng)變片的靈敏系數(shù)與電阻絲單絲的靈敏系數(shù)有所不同,但仍接近于常數(shù)。北京光纖應(yīng)變計(jì)工作溫度