應(yīng)變計又稱為負荷囊(loadcell),在1856年由LoadKelvin所發(fā)現(xiàn),由金屬材料加壓變形后,金屬阻抗產(chǎn)生變化所做成的。當(dāng)金屬材料受到拉力或張力時,金屬材料變細,電氣阻抗增加。反之,受到壓縮時,則金屬阻抗變小。應(yīng)用這種方法做成的被稱為應(yīng)變計。此類感測裝置可以將物理現(xiàn)象中的壓力變換成電氣信號輸出,因此常被用在荷重、張力、壓力轉(zhuǎn)換的場合之中。應(yīng)變計的種類有很多種。就材質(zhì)而言,有金屬和半導(dǎo)體,就構(gòu)造而言則有箔狀、線狀、堆棧、擴散等多項。是一種用得較多的金屬應(yīng)變計,以金屬箔制作而成。此應(yīng)變計是把金屬箔黏貼在厚約3~10μm的聚合絕緣基板上,依電阻值大小以光蝕刻成所要的形狀、圖案,再覆蓋上一層保護層。應(yīng)變計檢查包括外觀檢查和阻值檢查。廣州高分辨率應(yīng)變計工作溫度
振弦式小型應(yīng)變計用于測量應(yīng)變的變化,當(dāng)材料的彈性模量已知時,可以進行應(yīng)力評估。小型振弦式應(yīng)變計包括一根在兩個端塊之間張緊的鋼弦,鋼弦放在一根連接管中,被保護起來。施加在這兩個端塊上的外力會改變鋼弦中的張力,從而改變其共振頻率,并被內(nèi)置的電磁線圈讀取。小型振弦式應(yīng)變計有兩種型號不同之處在于它們的安裝方法的不同。被點焊在結(jié)構(gòu)表面上,然后用一個包含電磁線圈的保護罩蓋住??梢园惭b在狹小的受限空間中,其電磁線圈圍繞在連接管上。廣州高分辨率應(yīng)變計工作溫度應(yīng)變計在加載狀態(tài)下的輸出應(yīng)變是敏感柵區(qū)域的平均應(yīng)變。
應(yīng)變計敏感柵長度的選擇:應(yīng)變計在加載狀態(tài)下的輸出應(yīng)變是敏感柵區(qū)域的平均應(yīng)變。為了獲得真實的測量值,通常應(yīng)變計的柵長應(yīng)不大于測量區(qū)域半徑的1/5~1/10。柵長較長的應(yīng)變計具有易于粘貼和接線、散熱性好等優(yōu)點,對應(yīng)變計的性能有一定的改善作用,但應(yīng)根據(jù)實際測量需要進行選擇,對于應(yīng)變場變化不大和一般傳感器用途,我們推薦用戶選用柵長3~6mm的應(yīng)變計。如果對非均勻材料(如混凝土、鑄鐵、鑄鋼等)進行應(yīng)變測量,應(yīng)選擇柵長不小于材料的不均勻顆粒尺寸的應(yīng)變計,以便比較真實地反映結(jié)構(gòu)內(nèi)的平均應(yīng)變。對于應(yīng)變梯度大的應(yīng)變測量,應(yīng)盡量選用敏感柵長度較小的應(yīng)變計。
埋入式振弦應(yīng)變計由一根鋼弦保護管連接的兩個法蘭盤端塊組成。固定在兩個端塊上的一組O形圈把鋼弦密封在保護管內(nèi)。兩端塊都有一個扁平的圓形法蘭,能將混凝土的變形傳遞到鋼弦上。一個電磁線圈安裝在應(yīng)變計的中部,用于激振鋼弦和讀取頻率信號?;炷林挟a(chǎn)生的應(yīng)變改變了鋼弦中的張力,從而也改變了它的共振頻率。應(yīng)變計的柔量非常高。它不會在主體材料中引起應(yīng)力,因此可以埋入到初期的養(yǎng)護混凝土中,也可以埋入到硬的合成材料中,如樹脂、玻璃纖維和聚氨酯。振弦式應(yīng)變計采用進口鋼弦,產(chǎn)品性能穩(wěn)定,使用壽命長。
金屬電阻應(yīng)變計還可以按敏感柵的結(jié)構(gòu)形狀分為下述幾類:(1)單軸應(yīng)變計:單軸應(yīng)變計一般是指具有一個敏感柵的應(yīng)變計。這種應(yīng)變計可用來測量單向應(yīng)變。(2)單軸多柵應(yīng)變計:把幾個單軸敏感柵粘貼在同一個基底上,可構(gòu)成平行軸多柵和同軸多柵,這種應(yīng)變計可方便地測量構(gòu)件表面的應(yīng)變梯度。(3)應(yīng)變花(多軸應(yīng)變計):具有兩個或兩個以上軸線相交成一定角度的敏感柵制成的應(yīng)變計稱為多軸應(yīng)變計,也稱為應(yīng)變花其敏感柵可由金屬絲或金屬箔制成。采用應(yīng)變花可方便地測定平面應(yīng)變狀態(tài)下構(gòu)件上某一點處的應(yīng)變。應(yīng)變計的防護處理,對已安裝好的應(yīng)變計采取可靠實用的防護措施。蘇州振弦式表面應(yīng)變計工作溫度
半導(dǎo)體應(yīng)變計就是以這種壓阻效應(yīng)作為理論基礎(chǔ)的。廣州高分辨率應(yīng)變計工作溫度
絲式應(yīng)變計,這種應(yīng)變計的敏感柵較常用的有絲繞式和短接線式兩種。①絲繞式的敏感柵是用直徑0.015~0.05毫米的金屬絲連續(xù)繞制而成,端部呈半圓形。如果安裝應(yīng)變計的構(gòu)件表面存在兩個方向的應(yīng)變,此圓弧端除了感受縱向應(yīng)變外,還能感受橫向應(yīng)變,后者稱為橫向效應(yīng)。若對測量精度的要求較高,應(yīng)考慮橫向效應(yīng)的影響并進行修正。②短接線式的敏感柵采用較粗的橫絲,將平行排列的一組直徑為0.015~0.05毫米的金屬縱絲交錯連接而成,端部是平直的。它的橫向效應(yīng)很小,但耐疲勞性能不如絲繞式的。箔式應(yīng)變計,這種應(yīng)變計的敏感柵用厚度0.002~0.005毫米的金屬箔刻蝕成形。用此法易于制成各種形狀的應(yīng)變計。箔柵有如下優(yōu)點,①橫向部分可以做成比較寬的柵條,使橫向效應(yīng)較??;②箔柵很薄,能較好地反映構(gòu)件表面的變形,因而測量精度較高;③便于大量生產(chǎn);④能制成柵長很短的應(yīng)變計。因此,箔式應(yīng)變計得到普遍應(yīng)用。廣州高分辨率應(yīng)變計工作溫度