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电阻应变计


    电阻应变计一般由敏感栅、基底、粘结剂、覆盖层、引线构成 (见图1-1)。早期的敏感栅是由金属细丝绕成栅形,现在大多数为金属箔通过照相、腐蚀(也称为光刻)而成,已很少有使用金属细丝绕制的敏感栅。电阻应变测量技术是用电阻应变计测定构件的表面应变,再根据应力、应变的关系式,确定构件表面应力状态的应力分析方法,它的主要优点有:
1、测量精度高
电测法利用电阻应变仪测量应变,具有较高的精度,可以分辩数值为1个微应变1με=10-6)。
2、传感元件小
电测法以电阻应变计为传感元件。它的尺寸可以很小,最小标距可达0.2mm,可粘贴到构件的很小部位上以测取局部应变。利用由电阻应变计组成的应变花,可以测量构件一点处的应变状态,应变计的质量很小,其惯性影响甚微,故能适应高速转动等动态测量。
3、测量范围广
电阻应变计能适应高温、低温、高压、远距离等各种环境下的测量。它不仅能传感静载下的应变,也能传感频率从零到几万赫兹的动载下的应变。此外,如将电阻应变仪配以预调平衡箱,可以进行多点测量。
当然,电测法也有局限性,例如,一般情况下,只便于构件表面应变的测量,又如在应力集中的部位,若应力梯度很大,则测量误差较大。

                       
                        图 1-1 丝绕式电阻应变计

    金属电阻丝承受变形的同时,金属电阻丝的截面面积也发生变化,电阻丝的电阻也将发生变化,如图3-2所示,敏感栅长度随着构件的变形也相应的改变了,而电阻也相应的改变了。因此,在一定应变范围内,电阻丝的电阻改变率△R/R与变形改变率也就是应变ε=△L/L成正比,即
                                                                                (1-1)


                                                   图1-3 电阻丝受力变形情况

    式中K为比例常系数,称为应变计的灵敏系数,它是应变计的重要技术参数。实际使用的应变计,是把由电阻丝往复绕成的敏感栅用粘结剂固定在绝缘基底上,两端加焊引出线,并加盖复盖层而成的。电阻应变计的灵敏系数K不但与电阻丝的材料有关,还与电阻丝的往复回绕形状、基底和粘结层等因素有关。K的数值一般由制造厂用实验的方法测定,并在成品包装盒上标明。

    常温应变计有丝绕式应变计、箔式应变计和半导体应变计等,丝绕式应变计一般用直径为0.02~0.05mm的康铜丝或镍铬丝绕成栅状(敏感栅),基底和复盖层用绝缘薄纸或胶膜,引出线为0.25mm左右的镀银铜线,以便焊接导线。这种应变计的栅长难以做得很小,但价格便宜,使用颇广。箔式应变计用厚为0.003~0.01mm的康铜或镍铬箔片,涂以底胶,利用光刻技术腐蚀成栅状,再焊上引出线涂上复盖层。这种应变计尺寸准确,可制成各种形状,散热面积大,可通过较大电流,基底有良好的化学稳定性和良好的绝缘性。适宜于长期测量和高压液下测量,并可作为传感器的敏感元件,使用更广。

    半导体应变计的敏感栅为半导体,灵敏系数高,数字欧姆表就能测出它的电阻变化,可作为高灵敏度传感器的敏感元件。

    此外,还有多种专用应变计,如高温应变计,残余应力应变计,应变花等,应变计的基本参数为:标距L,宽度b,灵敏系数K和电阻值R。
 

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