
粘贴应变片实验有什么质疑或建议
在电测技术中,应变片粘贴质量的优劣对测量的可靠性影响很大,是一个非常关键性的环节,必须予以注意.为提高电测结果的准确性,我们应在应变片的粘贴过程中做到认真操作,一丝不苟.应变片的种类很多,有金箔式、丝式、薄膜式、半导体式.鉴于目前在电测实验中较为常用的电阻应片是金箔式应变片(以下简称箔式应变片),下面我们就以箔式电阻应变片为例,谈一谈电测应力实验中应变片的粘贴技巧.箔式应变片是用厚变为0.0o3~0.01mm 的康铜或镍铬箔片借光刻和腐蚀工艺制作成栅状,它由电阻丝、基片和引出线三大部分组成(如图1).这种应变片由于其具有线条均匀、灵敏度分散性小,测试范围广等优点,故而得到广泛应用.在做电测实验之前,我们面临的第一个问题是如何选择正确的应变片.由于箔式应变片的主要参数指标有:应变片的几何尺寸(包括敏感栅基长、应变片基底长、敏感栅基宽、应变片基底宽)、名义阻值、灵敏度系数、允许电流、线性度、滞后、零漂、极限应变等,能否正确选择适当正确的应变片将直接影响到电测法的测试结果.为合理选用应变片,我们应对其性能作一些了解.一般而言,大尺寸的应变片,能感受较多的平均应变量,有利于测量精度的提高;小尺寸的应变片,虽然感受平均应变量较少,但能较好地反映出“点”的应力,所以对于应变片尺寸的选择,应根据构件受力后的应力分布情况和构件自身相关尺寸来决定.在选好应变片准备粘贴之前,我们应对应变片作严格仔细地检查,检查的内容包括:(1)应变片的外形检查,即检查应变片是否存在断路、短路现象、片中各部位是否有损伤、折断发生、片内是否夹有气泡或霉变现象等等.(2)应变片电阻值的检测.为保证使用的应变片的电阻误差不超过允许范围(这个范围通常在±0.5Q),可事先用精度较高的欧姆表或采用直流电桥对其进行检测,以免因同组使用的应变片的阻值误差太大而造成测量结果欠准.(3)检查应变片上是否标有中心线.若无,则应在其基盖上补画出纵、横线条,这样可方便粘贴应变片.与此同时,被测试件的表面上应划出定位线。
以确保应变片的粘贴到位.若被测试件的表面质量不高,将会影响应变片的粘贴,为此,我们应用刮刀或锉刀清除被测点处的氧化皮及污垢,然后用细砂皮纸在试件粘贴部位(一般应大于应变片面积3~5倍左右的表面)进行打磨,沿贴片方向打出45。
交叉纹,以保证表面的足够光滑,最后用划针在被测点处进行画线,从而保证应变片能牢固顺利地粘贴.粘贴应变片前,还需用脱脂棉球蘸上清洁溶剂,如丙酮、无水酒精、四氯化碳等溶剂擦洗被测点处的油污,直至棉球上无明显油渍为止,且注意此时勿用手触摸清洗后的表面.然后在应变片的粘贴面处涂上薄薄一层胶水,如KH501、KH502胶,一般宜薄不宜厚.将应变片的方位线对准事先在试件上的划线,此时应密切注意应变片的方位线与试件的划线是否重合,这时可在应变片上盖上一层透明纸(或腊纸),一一只手捏住应变片的引出线,另一只手的手指反复轻轻滚压透明纸表面,以便将里面多余的胶水和气泡挤出.滚压应变片时切记不能垂直用力,不能产生滑动或转动,待胶水和气泡被完全挤出后,还应保持手指不动约一分钟左右.当然也可以在试件表面盖上一层玻璃纸,然后垫上一块硅皮,用夹具或平整的压块轻压应变片的粘贴处,这些做法的目的均是为了保证应变片在粘贴过程中不发生错移,保证其方位线与被测试件测试点处的定位线完全重合.粘贴后的应变片可让其在室温中自然干燥15至24h.为节省时间,也可在自然干燥数小时后,用红外线灯进行烘烤,但温度应控制在不超过40。
~80。
范围.若一开始就烘烤,则应变片敏感栅材料的电阻系数将会随温度的骤然变化而改变,这对于后面的测试工作不利.上述工作完成后,还应对应变片的粘贴质量进行检查,例如可通过放大镜观察应变片粘贴位置和方位角是否准确,粘贴表面有无气泡,应变片是否粘贴牢固;用万用表测量应变片有无断路、短路现象.若无异常,则再用低压变阻表测量应变片的引出线和金属试件之间的绝缘电阻是否符合要求。
这一阻值通常应达到100M欧以上才可作用.接下来,我们在应变片的引出线附近粘贴一片接线端子,同时在引出线下面粘贴一层绝缘胶布。
此举意在保证引出线焊点处的绝缘.尔后将测量导线的一端靠近应变片的引出线,在测量导线焊接端去皮约3mm 并涂上焊锡后,用电烙铁将应变片引出线与测量导线进行锡焊.接时要快且准,以免产生氧化物而影响焊点质量.应变片接好导线后应立即在应变片的焊接端子处涂上一层防护层,以对其进行防湿、防潮、防老化处理,从而延长其使用寿命.短期防护可采用凡士林作防护剂,长期防护可采用密封性好的防护剂。
如环氧树脂、氯丁橡胶、硅橡胶密封剂等.目前,最方便的~是用南大化工厂生产的“703”和“705”胶.以上我们就应变片的粘贴步骤和应注意的问题进行了相关说明.当然,在电测应力实验中。
其测量质量的高低还取决于其它一些因素,如:周围环境温度的变化,试件受载的均匀与否,电阻应变仪的调试是否得当等.
电阻应变片粘贴实验报告
实验报告(三)电阻应变片的粘贴实验目的:1、初步掌握电阻应变片的粘贴技术;2、初步掌握焊线和检查。
实验设备和器材:1、电阻应变片2、试件3、砂布4、丙酮(或酒精)等清洗器材5、502粘接剂6、测量导线7、电烙铁电阻应变片的工作原理:1、电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效应,即金属导体在外力作用下发生机械变形时,其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化象。
2、当试件受力在该处沿电阻丝方向发生线变形时,电阻丝也随着一起变形(伸长或缩短),因而使电阻丝的电阻发生改变(增大或缩小)。
实验步骤:1、定出试件被测位置,画出贴片定位线。
2、在贴片处用细砂布按45°方向交叉打磨。
3、然后用浸有丙酮(或酒精)的棉球将打磨处擦洗干净(钢试件用丙酮棉球,铝试件用酒精棉球)直至棉球洁白为止。
4、一手拿住应变片引线,一手拿502胶,在应变片基底底面涂上502胶(挤上一滴502胶即可)。
5、立即将应变片底面向下放在试件被测位置上,并使应变片基准对准定位线。
将一小片薄膜盖在应变片上,用手指柔和滚压挤出多余的胶,然后手指静压一分钟,使应变片和试件完全粘合后再放开。
从应变片无
电阻应变片粘贴实验报告
实验报告(三)电阻应变片的粘贴实验目的:1、初步掌握电阻应变片的粘贴技术;2、初步掌握焊线和检查。
实验设备和器材:1、电阻应变片2、试件3、砂布4、丙酮(或酒精)等清洗器材5、502粘接剂6、测量导线7、电烙铁电阻应变片的工作原理:1、电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效应,即金属导体在外力作用下发生机械变形时,其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化象。
2、当试件受力在该处沿电阻丝方向发生线变形时,电阻丝也随着一起变形(伸长或缩短),因而使电阻丝的电阻发生改变(增大或缩小)。
实验步骤:1、定出试件被测位置,画出贴片定位线。
2、在贴片处用细砂布按45°方向交叉打磨。
3、然后用浸有丙酮(或酒精)的棉球将打磨处擦洗干净(钢试件用丙酮棉球,铝试件用酒精棉球)直至棉球洁白为止。
4、一手拿住应变片引线,一手拿502胶,在应变片基底底面涂上502胶(挤上一滴502胶即可)。
5、立即将应变片底面向下放在试件被测位置上,并使应变片基准对准定位线。
将一小片薄膜盖在应变片上,用手指柔和滚压挤出多余的胶,然后手指静压一分钟,使应变片和试件完全粘合后再放开。
从应变片无
实验一:电阻应变片的粘贴技术
实验一电阻应变片的粘贴技术承受载荷的大型钢结构安全检测的主要内容之一是应力检测。
目前,应力检测主要采用结构简单、成本较低、精度高的电阻应变计进行检测。
本实验主要是了解应变计的结构及进行应变计的粘贴实验。
一、实验目的1.了解应变片的结构、规格、用途等;2.学会设计布置应变片方案;3.掌握选片、打磨、粘贴、接线、固定、防护等操作工艺和技术。
二、实验设备及器材1.电阻应变片,接线端子;2.数字万用电表,测量导线;3.悬臂梁;4.砂布、丙酮(或酒精)、药棉等清洗器材;5.502胶、防潮剂、玻璃纸及胶带;6.划针、镊子、剪刀等。
三、实验原理电阻应变计(简称应变片)是由很细的电阻丝绕成栅状或用很薄的金属箔腐蚀成栅状,并用胶水粘贴固定在两层绝缘薄片中制成,如图1—1所示。
栅的两端各焊一小段引线,以供试验时与导线联接。
应变片的基本参数有灵敏系数K、初始电阻值R、标距L和宽度B。
实验时,将应变片用专门的胶水牢固地粘贴在构件表面需测应变处。
当该部位沿应变片L方向产生线变形时,应变片亦随之一起变形,应变片的电阻值也产生了相应的变化。
实验证明,在一定范围内应变片的电阻变化率△R与该处构件的长度变化△L成正比,即:△R\\\/R=K·△L\\\/L其中R—应变片初始电阻值;△R—应变片电阻变化值;K—应变计灵敏系数。
表示每单位应变所造成的相对电阻变化,由制造厂家抽样标定给出,一般K值在2.0左右。
由于构件的变形是通过应变片的电阻变化来测定,因此,应变测
实验一:电阻应变片的粘贴技术
实验一电阻应变片的粘贴技术承受载荷的大型钢结构安全检测的主要内容之一是应力检测。
目前,应力检测主要采用结构简单、成本较低、精度高的电阻应变计进行检测。
本实验主要是了解应变计的结构及进行应变计的粘贴实验。
一、实验目的1.了解应变片的结构、规格、用途等;2.学会设计布置应变片方案;3.掌握选片、打磨、粘贴、接线、固定、防护等操作工艺和技术。
二、实验设备及器材1.电阻应变片,接线端子;2.数字万用电表,测量导线;3.悬臂梁;4.砂布、丙酮(或酒精)、药棉等清洗器材;5.502胶、防潮剂、玻璃纸及胶带;6.划针、镊子、剪刀等。
三、实验原理电阻应变计(简称应变片)是由很细的电阻丝绕成栅状或用很薄的金属箔腐蚀成栅状,并用胶水粘贴固定在两层绝缘薄片中制成,如图1—1所示。
栅的两端各焊一小段引线,以供试验时与导线联接。
应变片的基本参数有灵敏系数K、初始电阻值R、标距L和宽度B。
实验时,将应变片用专门的胶水牢固地粘贴在构件表面需测应变处。
当该部位沿应变片L方向产生线变形时,应变片亦随之一起变形,应变片的电阻值也产生了相应的变化。
实验证明,在一定范围内应变片的电阻变化率△R与该处构件的长度变化△L成正比,即:△R\\\/R=K·△L\\\/L其中R—应变片初始电阻值;△R—应变片电阻变化值;K—应变计灵敏系数。
表示每单位应变所造成的相对电阻变化,由制造厂家抽样标定给出,一般K值在2.0左右。
由于构件的变形是通过应变片的电阻变化来测定,因此,应变测
粘贴应变片实验有什么质疑或建议
在电测技术中,应变片粘贴质量的优劣对测量的可靠性影响很大,是一个非常关键性的环节,必须予以注意.为提高电测结果的准确性,我们应在应变片的粘贴过程中做到认真操作,一丝不苟.应变片的种类很多,有金箔式、丝式、薄膜式、半导体式.鉴于目前在电测实验中较为常用的电阻应片是金箔式应变片(以下简称箔式应变片),下面我们就以箔式电阻应变片为例,谈一谈电测应力实验中应变片的粘贴技巧.箔式应变片是用厚变为0.0o3~0.01mm 的康铜或镍铬箔片借光刻和腐蚀工艺制作成栅状,它由电阻丝、基片和引出线三大部分组成(如图1).这种应变片由于其具有线条均匀、灵敏度分散性小,测试范围广等优点,故而得到广泛应用.在做电测实验之前,我们面临的第一个问题是如何选择正确的应变片.由于箔式应变片的主要参数指标有:应变片的几何尺寸(包括敏感栅基长、应变片基底长、敏感栅基宽、应变片基底宽)、名义阻值、灵敏度系数、允许电流、线性度、滞后、零漂、极限应变等,能否正确选择适当正确的应变片将直接影响到电测法的测试结果.为合理选用应变片,我们应对其性能作一些了解.一般而言,大尺寸的应变片,能感受较多的平均应变量,有利于测量精度的提高;小尺寸的应变片,虽然感受平均应变量较少,但能较好地反映出“点”的应力,所以对于应变片尺寸的选择,应根据构件受力后的应力分布情况和构件自身相关尺寸来决定.在选好应变片准备粘贴之前,我们应对应变片作严格仔细地检查,检查的内容包括:(1)应变片的外形检查,即检查应变片是否存在断路、短路现象、片中各部位是否有损伤、折断发生、片内是否夹有气泡或霉变现象等等.(2)应变片电阻值的检测.为保证使用的应变片的电阻误差不超过允许范围(这个范围通常在±0.5Q),可事先用精度较高的欧姆表或采用直流电桥对其进行检测,以免因同组使用的应变片的阻值误差太大而造成测量结果欠准.(3)检查应变片上是否标有中心线.若无,则应在其基盖上补画出纵、横线条,这样可方便粘贴应变片.与此同时,被测试件的表面上应划出定位线。
以确保应变片的粘贴到位.若被测试件的表面质量不高,将会影响应变片的粘贴,为此,我们应用刮刀或锉刀清除被测点处的氧化皮及污垢,然后用细砂皮纸在试件粘贴部位(一般应大于应变片面积3~5倍左右的表面)进行打磨,沿贴片方向打出45。
交叉纹,以保证表面的足够光滑,最后用划针在被测点处进行画线,从而保证应变片能牢固顺利地粘贴.粘贴应变片前,还需用脱脂棉球蘸上清洁溶剂,如丙酮、无水酒精、四氯化碳等溶剂擦洗被测点处的油污,直至棉球上无明显油渍为止,且注意此时勿用手触摸清洗后的表面.然后在应变片的粘贴面处涂上薄薄一层胶水,如KH501、KH502胶,一般宜薄不宜厚.将应变片的方位线对准事先在试件上的划线,此时应密切注意应变片的方位线与试件的划线是否重合,这时可在应变片上盖上一层透明纸(或腊纸),一一只手捏住应变片的引出线,另一只手的手指反复轻轻滚压透明纸表面,以便将里面多余的胶水和气泡挤出.滚压应变片时切记不能垂直用力,不能产生滑动或转动,待胶水和气泡被完全挤出后,还应保持手指不动约一分钟左右.当然也可以在试件表面盖上一层玻璃纸,然后垫上一块硅皮,用夹具或平整的压块轻压应变片的粘贴处,这些做法的目的均是为了保证应变片在粘贴过程中不发生错移,保证其方位线与被测试件测试点处的定位线完全重合.粘贴后的应变片可让其在室温中自然干燥15至24h.为节省时间,也可在自然干燥数小时后,用红外线灯进行烘烤,但温度应控制在不超过40。
~80。
范围.若一开始就烘烤,则应变片敏感栅材料的电阻系数将会随温度的骤然变化而改变,这对于后面的测试工作不利.上述工作完成后,还应对应变片的粘贴质量进行检查,例如可通过放大镜观察应变片粘贴位置和方位角是否准确,粘贴表面有无气泡,应变片是否粘贴牢固;用万用表测量应变片有无断路、短路现象.若无异常,则再用低压变阻表测量应变片的引出线和金属试件之间的绝缘电阻是否符合要求。
这一阻值通常应达到100M欧以上才可作用.接下来,我们在应变片的引出线附近粘贴一片接线端子,同时在引出线下面粘贴一层绝缘胶布。
此举意在保证引出线焊点处的绝缘.尔后将测量导线的一端靠近应变片的引出线,在测量导线焊接端去皮约3mm 并涂上焊锡后,用电烙铁将应变片引出线与测量导线进行锡焊.接时要快且准,以免产生氧化物而影响焊点质量.应变片接好导线后应立即在应变片的焊接端子处涂上一层防护层,以对其进行防湿、防潮、防老化处理,从而延长其使用寿命.短期防护可采用凡士林作防护剂,长期防护可采用密封性好的防护剂。
如环氧树脂、氯丁橡胶、硅橡胶密封剂等.目前,最方便的~是用南大化工厂生产的“703”和“705”胶.以上我们就应变片的粘贴步骤和应注意的问题进行了相关说明.当然,在电测应力实验中。
其测量质量的高低还取决于其它一些因素,如:周围环境温度的变化,试件受载的均匀与否,电阻应变仪的调试是否得当等.
电阻应变片形变量有多大
其粘贴的受力物体需要很大形变,才能引起应变片反应吗
范围可从1%~20%。
电阻应变片的选择与应用 1:电阻应变片是一阻式的敏件,它一般由基底、敏感栅、覆盖层和引线四部分组成。
把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上,即成为一片应变片。
现在使用的称重传感器、力传感器,绝大部分都是电阻应变式传感器。
随着传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用,对传感器技术的要求也越来越高。
以下讨论的是传感器生产选用电阻应变片应着重考虑的因素及传感器在生产方面的应用。
2 电阻应变片的工作原理2.1 金属的电阻应变效应当金属丝在外力作用下发生机械型变时,其电阻值将发生变化,这种现象称为电阻的应变效应。
2.2 应变片的基本结构及量原理各种电阻应变片的结构大体相同,一般以合金电阻丝绕成形如栅栏的敏感栅,敏感栅粘贴在绝缘的基底上,电阻丝的两端焊接引出线,敏感栅上面粘贴有保护用的覆盖层。
用应变片测量受力应变时,将应变片粘贴于被测对象的表面。
在外力作用下,被测对象表面产生微小机械变形时,应变片敏感栅也随同变形,其电阻值发生相应变化。
通过转换电路转换为相应的电压或电流变化。
其存在如下关系式:=k·式中:为电阻变化率;k为灵敏系数; 为应变值。
图1电阻应变片结构图2.3金属应变片的主要特性(1)灵敏系数灵敏系数是指应变片安装于试件表面,在其轴线方向的单项应力作用下,应变片的阻值相对变化与试件表面上安装应变片区域的轴相应变之比。
实验表明,电阻应变片的灵敏系数k恒小于电阻丝的灵敏度k。
,其原因除了粘结层传递变形失真外,还存在有横向效应。
(2)横向效应粘贴在受单向拉伸力试件上的应变片,其敏感栅是由多条直线和圆弧部分组成。
这时,各直线段上的金属丝只感受沿轴向拉应变,电阻值将增加,但在圆弧段上,沿各微断轴向的应变却并非和直线段上的一样,因此与直线段上同样长度的微段所产生的电阻变化就不相同按松泊关系,在垂直方向上产生负的应压度,因此该段的电阻时减小的。
由此可见,将直的电阻丝绕成敏感栅之后,虽然长度相同,但应变状态不同,其灵敏系数降低了。
这种现象称横向效应。
(3)机械滞后应变片安装在试件上以后,在一定温度下,其()——的加载特性与卸载特性不重合,在同一机械应变值下,其对应的值不一致。
加载特性曲线与卸载特性曲线的最大差值称应变片的滞后。
产生机械滞后的原因,主要是敏感栅、基底和黏合剂在承受机械应变后所留下的残余形变所造成的,为了减少滞后,除选用合适的黏合剂外,最好在新安装应变片后,做三次以上的加卸载循环后再正式测量。
(4)零漂和蠕变粘贴再试件上的应变片,在温度保持恒定、不承受机械应变时,其电阻值随时间而变化的特性,称为应变片的零漂。
如果在一定的温度下,使其承受恒定的机械应变,其电阻值随时间而变化的特性,称为应变片的蠕变。
一般蠕变的方向与原应变量变化的方向相反。
这两项指标都是用来衡量应变片特性对时间的稳定性,在长时间测量中其意义更为突出。
(5)最大工作电流和绝缘电阻最大工作电流是指允许通过应变片而不影响其工作的最大电流值。
工作电流大,应变片输出信号大,灵敏度高。
但过大的工作电流会使应变片本身过热,使灵敏系数变化,零漂、蠕变增加,甚至把应变片烧毁。
工作电流的选取,要根据散热条件而定,主要取决于敏感栅的几何形状和尺寸、截面的形状和大小、基底的材料和尺寸,粘合剂的材料和厚度以及试件的散热性能等。
绝缘电阻是指应变片的引线与被测试件之间的电阻值。
通常要求50~100M左右。
绝缘电阻过低,会造成应变片与试件之间漏电而产生测量误差。
如果应变片受潮,绝缘电阻大大降低。
应变片绝缘电阻取决与粘合剂及基底材料的种类以及它们的固化工艺。
基底与胶层愈厚,绝缘电阻愈大,但会使应变片灵敏系数减小,蠕变和滞后增加,因此基底与胶层不可太厚。
2.4 电阻应变片的优点与其他测量手段相比,电阻应变片有以下优点:(1)测量应变的灵敏度和精确度高,性能稳定、可靠,可测1~2,误差小于1%。
(2)应变片尺寸小、重量轻、结构简单、使用方便、响应速度快。
测量时对被测件的工作状态和应力分布影响较小,既可用于静态测量,又可用于动态测量。
(3)测量范围大。
既可测量弹性变形,也可测量塑性变形。
变形范围可从1%~20%。
(4)适应性强。
可在高温、超低温、高压、水下、强磁场以及核辐射等恶劣环境下使用。
(5)便于多点测量、远距离测量和遥测。
3 电阻应变片的选择3.1电阻应变片应具有的基本特性1 具有适当的线性灵敏系数,并且稳定性较高;2 具有蠕变自补偿功能;3 具有小的电阻温度系数,热输出小,零点漂移小;4 横向效应系数小,机械滞后小,疲劳寿命高;5 具有较好的稳定性、重复性,并且能够在较宽的温度范围内工作;6 适用于动态和静态测量。
满足以上要求的电阻应变片的种类很多,具体选用时还要根据弹性体的结构、应力状态、材料、使用环境条件、以及电阻应变片的阻值、尺寸、蠕变匹配等因素,综合考虑选用合适的应变片。
3.2 应变片结构形式的选择根据应变测量的目的、被测试件的材料和其应力状态以及测量精度,选择应变片的形式,对于测试点应力状态是一维应力的结构,可以选用单轴应变片,已经知道主应力方向的二维应力结构,可以使用直角应变花,并使其中一条应变栅与主应力方向一致,如主应力方向未知就必须使用三栅或四栅的应变花。
对于传感器设计来说,应变片的形式主要决定于弹性体的结构,如柱式、板环、双孔平行梁等弹性体,他们采样正应力或弯曲应力,所以应变片均采用单轴应变片。
另外象剪切桥式、轮辐式、剪切悬臂式、三梁剪切式弹性体一般使用双轴45?应变片。
平膜片压力传感器多采用全桥圆形应变片。
3.3应变片尺寸的选择选择应变片尺寸时应考虑应力分布、动静态测量、弹性体应变区大小等因素。
若材质均匀、应力剃度大,应选用栅长小的应变片,若材质不均匀而强度不等的材料(如混凝土)或应力分布变化比较缓慢的构件,应选用栅长大的应变片。
对于冲击载荷或高频动荷作用下的应变测量,还要考虑应变片的响应频率,如下表所示。
一般来说,应变片丝栅越小,测量精度越高,越能正确反映出被测量点的真实应变,因此,在加工精度可以保证的情况下,综合考虑各种因素影响,应变片的栅长小一些比大一些好。
表1各种栅长应变片的最高工作频率应变片栅长L(毫米)12510202550可测频率F(千赫)250125502512.5105注:表中是在钢材上正弦应变信号测得的数据,其中L=\\\/20,=C\\\/f式中C为应变波传播速度,对于钢和铝C=5000米\\\/秒,f为正弦应变频率3.4 电阻值的选择国家标准中电阻应变片的阻值规定为60、120、200、350、500、1000,目前传感器生产中大多选用350的应变片,但是由于大阻值应变片具有通过电流小、自热引起的温升低、持续工作时间长、动态测量信噪比高等优点,大阻值应变片应用越来越广。
并且大阻值应变片在测力应用范围,特别是材料试验机用的负荷传感器,由于传感器的零飘特性,对测量精度影响极大,而高阻值(如1000G)应变片,不仅可以减小应变焦耳热引起的零漂,提高传感器的长期稳定性,而且再要求告分辨率的电子天平重应用也是非常有利的。
因此,在不考虑价格因素的前提下,使用大阻值应变片,对提高传感器精度是有益的。
3.5 使用温度的选择使用环境温度对应变片的影响很大,应根据使用温度选用不同丝栅材料的应变片,国家标准中规定的常温应变片使用温度为-30~60?C。
一般康铜合金的最高使用温度为300?C卡玛合金为450?C,铁镍铝合金可以达到700~1000?C。
常温应变片一般采用康铜制造,在应变片型号中省略使用温度。
如果需要高温应变片需特别说明。
由于基底材料和粘接胶的限制,目前中温箔式电阻应变片一般都使用卡玛合金制作200~250?C左右的中温应变片。
3.6 蠕变的选择传感器一般由弹性体、应变片、粘接剂、保护层等部分组成,弹性体金属材料本身存在的弹性后效、以及热处理工艺等原因可以造成负蠕变影响,因此传感器的蠕变指标是由各种因素中综合作用最终形成的。
在上述因素中,对于某一传感器生产厂家,许多的因素都是相对固定的,一般不会由很大改变,因此应变片生产厂家都通过应变片的图形设计、工艺控制来制造出蠕变不同的系列应变片供用户选用。
每一个传感器生产厂由于原材料、粘接剂、贴片。
固化工艺的不同,在应变片选型时,必须进行蠕变匹配试验。
一般规律是同一种结构形式的传感器量程越小,传感器的蠕变越正,应该选用蠕变补偿序号更负的应变片来与之匹配。
4 电阻应变片及电阻应变片式传感器在各个领域的应用电阻应变片式传感器可以测量力、压力、位移、应变、加速度等非电量参数,一般来说,电阻应变片式传感器的结构简单,性能稳定,灵敏度较高,适合动态测量。
现已被广泛应用于工程测量和科学实验中。
下面进行详细的描述。
4.1电阻应变测试技术在土木工程中的应用应变计电测作为一种无损检测技术在各类工程结构中得到广泛应用。
但是电阻应变片的测试结果受温度、湿度、导线长短等环境因素的影响极大。
如何处理好这些问题是电阻应变片在土木工程中应用的关键。
应变计电测使用电阻应变片可分为两种方法,一种是将应变片直接粘贴在某一受载零件表面上进行测量。
这种方法简单,但不够精确。
另一种方法是将应变片粘贴在弹性元件上制成传感器,受载后建立载荷与电阻变化间的函数关系,通过预先确定的载荷标定曲线获得测量的载荷值。
所获的的测量结果比较准确。
4.2测定载荷各种结构物工作运行中要承受各种外力的作应,工程上将这些外力称为载荷。
载荷是进行强度和刚度计算得主要依据。
通常在设计时确定载荷有三种办法。
即类比法、计算法和实测法。
下面介绍实测法中的电阻应变法测定载荷。
电阻应变法测定载荷的方法是利用由应变片、应变仪和指示记录器组成的测量系统进行载荷值的测量。
先将应变片粘贴在零件或传感器上,在零件受载变形后应变片中的电阻随之发生变化,经应变仪组成的测量电桥使电阻值的变化转换成电压信号并加以放大,最后经指示器或记录器显示出与载荷成比例变化的曲线,通过标定就可以得到所需数据值的大小。
这种方法现已广泛应用于各种构造物的载荷测定,如船闸、桥梁以及房屋建筑等工程领域。
4.3智能健康监测大型、重要的土木工程结构,如桥梁、超高层建筑、电视塔、水坝、核电站、海洋采油平台等,其服役期长达几十年甚至上百年,在疲劳、腐蚀效应及材料老化等不利因素影响下,不可避免的产生损伤累计甚至产生突发事故。
虽然一些事故发生前出现了漏洞、塌陷、开裂等征兆,但因缺乏报警监测系统,无法避免事故的发生。
因此,对现存的重要结构和设施进行健康检测,评价其安全状况,修复、控制损伤及在新建结构和设施中增设长期的健康检测系统已成为必须。
目前,钢筋结构的应变监测普遍测用电阻应变片,将之粘贴在结构表面或受理筋上后买入砼内,对钢筋砼结构进行实时\\\/在线的智能健康监测。
4.4存在的问题对于一些大体积砼结构而言,有体积大、受力变形相对较小的特征,往往会出现环境因素影响掩盖了结构的真实变形,使得应变片不能反映结构的真实受力状况。
为了避免这种现象,在检测期间以及检测之前的准备过程中就应该采取一些措施,尽可能减小外界环境的影响,或者有效地将环境影响与结构变形区分开来,以保证检测结果的可靠性。
其中较为明显的问题一般出在长导线电阻的影响和潮湿环境的影响。
检测体积庞大的大型结构时,观测点数量相当多,连接应变片与应变仪之间的导线一般都很长,导线电阻的影响不容忽视。
检测潮湿环境下的工程界构或桥梁水下结构部位时,应变片的防潮。
防水时保证量测结果可靠性的一个关键问题。
5小结以上从大体上讨论了选用电阻应变片时应主要考虑的地方,但这些只是诸多因素中的一部分,还有许多因素需要结合具体情况加以考虑。
电阻应变测试技术在各个领域的应用越来越广,但是也应该看到,这种技术还不完善,还存在很多问题有待解决。
但是随着材料科学和工艺技术的发展,电阻应变片的应用前景一定越来越广。
电阻应变片形变量有多大
其粘贴的受力物体需要很大形变,才能引起应变片反应吗
范围可从1%~20%。
电阻应变片的选择与应用 1:电阻应变片是一阻式的敏件,它一般由基底、敏感栅、覆盖层和引线四部分组成。
把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上,即成为一片应变片。
现在使用的称重传感器、力传感器,绝大部分都是电阻应变式传感器。
随着传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用,对传感器技术的要求也越来越高。
以下讨论的是传感器生产选用电阻应变片应着重考虑的因素及传感器在生产方面的应用。
2 电阻应变片的工作原理2.1 金属的电阻应变效应当金属丝在外力作用下发生机械型变时,其电阻值将发生变化,这种现象称为电阻的应变效应。
2.2 应变片的基本结构及量原理各种电阻应变片的结构大体相同,一般以合金电阻丝绕成形如栅栏的敏感栅,敏感栅粘贴在绝缘的基底上,电阻丝的两端焊接引出线,敏感栅上面粘贴有保护用的覆盖层。
用应变片测量受力应变时,将应变片粘贴于被测对象的表面。
在外力作用下,被测对象表面产生微小机械变形时,应变片敏感栅也随同变形,其电阻值发生相应变化。
通过转换电路转换为相应的电压或电流变化。
其存在如下关系式:=k·式中:为电阻变化率;k为灵敏系数; 为应变值。
图1电阻应变片结构图2.3金属应变片的主要特性(1)灵敏系数灵敏系数是指应变片安装于试件表面,在其轴线方向的单项应力作用下,应变片的阻值相对变化与试件表面上安装应变片区域的轴相应变之比。
实验表明,电阻应变片的灵敏系数k恒小于电阻丝的灵敏度k。
,其原因除了粘结层传递变形失真外,还存在有横向效应。
(2)横向效应粘贴在受单向拉伸力试件上的应变片,其敏感栅是由多条直线和圆弧部分组成。
这时,各直线段上的金属丝只感受沿轴向拉应变,电阻值将增加,但在圆弧段上,沿各微断轴向的应变却并非和直线段上的一样,因此与直线段上同样长度的微段所产生的电阻变化就不相同按松泊关系,在垂直方向上产生负的应压度,因此该段的电阻时减小的。
由此可见,将直的电阻丝绕成敏感栅之后,虽然长度相同,但应变状态不同,其灵敏系数降低了。
这种现象称横向效应。
(3)机械滞后应变片安装在试件上以后,在一定温度下,其()——的加载特性与卸载特性不重合,在同一机械应变值下,其对应的值不一致。
加载特性曲线与卸载特性曲线的最大差值称应变片的滞后。
产生机械滞后的原因,主要是敏感栅、基底和黏合剂在承受机械应变后所留下的残余形变所造成的,为了减少滞后,除选用合适的黏合剂外,最好在新安装应变片后,做三次以上的加卸载循环后再正式测量。
(4)零漂和蠕变粘贴再试件上的应变片,在温度保持恒定、不承受机械应变时,其电阻值随时间而变化的特性,称为应变片的零漂。
如果在一定的温度下,使其承受恒定的机械应变,其电阻值随时间而变化的特性,称为应变片的蠕变。
一般蠕变的方向与原应变量变化的方向相反。
这两项指标都是用来衡量应变片特性对时间的稳定性,在长时间测量中其意义更为突出。
(5)最大工作电流和绝缘电阻最大工作电流是指允许通过应变片而不影响其工作的最大电流值。
工作电流大,应变片输出信号大,灵敏度高。
但过大的工作电流会使应变片本身过热,使灵敏系数变化,零漂、蠕变增加,甚至把应变片烧毁。
工作电流的选取,要根据散热条件而定,主要取决于敏感栅的几何形状和尺寸、截面的形状和大小、基底的材料和尺寸,粘合剂的材料和厚度以及试件的散热性能等。
绝缘电阻是指应变片的引线与被测试件之间的电阻值。
通常要求50~100M左右。
绝缘电阻过低,会造成应变片与试件之间漏电而产生测量误差。
如果应变片受潮,绝缘电阻大大降低。
应变片绝缘电阻取决与粘合剂及基底材料的种类以及它们的固化工艺。
基底与胶层愈厚,绝缘电阻愈大,但会使应变片灵敏系数减小,蠕变和滞后增加,因此基底与胶层不可太厚。
2.4 电阻应变片的优点与其他测量手段相比,电阻应变片有以下优点:(1)测量应变的灵敏度和精确度高,性能稳定、可靠,可测1~2,误差小于1%。
(2)应变片尺寸小、重量轻、结构简单、使用方便、响应速度快。
测量时对被测件的工作状态和应力分布影响较小,既可用于静态测量,又可用于动态测量。
(3)测量范围大。
既可测量弹性变形,也可测量塑性变形。
变形范围可从1%~20%。
(4)适应性强。
可在高温、超低温、高压、水下、强磁场以及核辐射等恶劣环境下使用。
(5)便于多点测量、远距离测量和遥测。
3 电阻应变片的选择3.1电阻应变片应具有的基本特性1 具有适当的线性灵敏系数,并且稳定性较高;2 具有蠕变自补偿功能;3 具有小的电阻温度系数,热输出小,零点漂移小;4 横向效应系数小,机械滞后小,疲劳寿命高;5 具有较好的稳定性、重复性,并且能够在较宽的温度范围内工作;6 适用于动态和静态测量。
满足以上要求的电阻应变片的种类很多,具体选用时还要根据弹性体的结构、应力状态、材料、使用环境条件、以及电阻应变片的阻值、尺寸、蠕变匹配等因素,综合考虑选用合适的应变片。
3.2 应变片结构形式的选择根据应变测量的目的、被测试件的材料和其应力状态以及测量精度,选择应变片的形式,对于测试点应力状态是一维应力的结构,可以选用单轴应变片,已经知道主应力方向的二维应力结构,可以使用直角应变花,并使其中一条应变栅与主应力方向一致,如主应力方向未知就必须使用三栅或四栅的应变花。
对于传感器设计来说,应变片的形式主要决定于弹性体的结构,如柱式、板环、双孔平行梁等弹性体,他们采样正应力或弯曲应力,所以应变片均采用单轴应变片。
另外象剪切桥式、轮辐式、剪切悬臂式、三梁剪切式弹性体一般使用双轴45?应变片。
平膜片压力传感器多采用全桥圆形应变片。
3.3应变片尺寸的选择选择应变片尺寸时应考虑应力分布、动静态测量、弹性体应变区大小等因素。
若材质均匀、应力剃度大,应选用栅长小的应变片,若材质不均匀而强度不等的材料(如混凝土)或应力分布变化比较缓慢的构件,应选用栅长大的应变片。
对于冲击载荷或高频动荷作用下的应变测量,还要考虑应变片的响应频率,如下表所示。
一般来说,应变片丝栅越小,测量精度越高,越能正确反映出被测量点的真实应变,因此,在加工精度可以保证的情况下,综合考虑各种因素影响,应变片的栅长小一些比大一些好。
表1各种栅长应变片的最高工作频率应变片栅长L(毫米)12510202550可测频率F(千赫)250125502512.5105注:表中是在钢材上正弦应变信号测得的数据,其中L=\\\/20,=C\\\/f式中C为应变波传播速度,对于钢和铝C=5000米\\\/秒,f为正弦应变频率3.4 电阻值的选择国家标准中电阻应变片的阻值规定为60、120、200、350、500、1000,目前传感器生产中大多选用350的应变片,但是由于大阻值应变片具有通过电流小、自热引起的温升低、持续工作时间长、动态测量信噪比高等优点,大阻值应变片应用越来越广。
并且大阻值应变片在测力应用范围,特别是材料试验机用的负荷传感器,由于传感器的零飘特性,对测量精度影响极大,而高阻值(如1000G)应变片,不仅可以减小应变焦耳热引起的零漂,提高传感器的长期稳定性,而且再要求告分辨率的电子天平重应用也是非常有利的。
因此,在不考虑价格因素的前提下,使用大阻值应变片,对提高传感器精度是有益的。
3.5 使用温度的选择使用环境温度对应变片的影响很大,应根据使用温度选用不同丝栅材料的应变片,国家标准中规定的常温应变片使用温度为-30~60?C。
一般康铜合金的最高使用温度为300?C卡玛合金为450?C,铁镍铝合金可以达到700~1000?C。
常温应变片一般采用康铜制造,在应变片型号中省略使用温度。
如果需要高温应变片需特别说明。
由于基底材料和粘接胶的限制,目前中温箔式电阻应变片一般都使用卡玛合金制作200~250?C左右的中温应变片。
3.6 蠕变的选择传感器一般由弹性体、应变片、粘接剂、保护层等部分组成,弹性体金属材料本身存在的弹性后效、以及热处理工艺等原因可以造成负蠕变影响,因此传感器的蠕变指标是由各种因素中综合作用最终形成的。
在上述因素中,对于某一传感器生产厂家,许多的因素都是相对固定的,一般不会由很大改变,因此应变片生产厂家都通过应变片的图形设计、工艺控制来制造出蠕变不同的系列应变片供用户选用。
每一个传感器生产厂由于原材料、粘接剂、贴片。
固化工艺的不同,在应变片选型时,必须进行蠕变匹配试验。
一般规律是同一种结构形式的传感器量程越小,传感器的蠕变越正,应该选用蠕变补偿序号更负的应变片来与之匹配。
4 电阻应变片及电阻应变片式传感器在各个领域的应用电阻应变片式传感器可以测量力、压力、位移、应变、加速度等非电量参数,一般来说,电阻应变片式传感器的结构简单,性能稳定,灵敏度较高,适合动态测量。
现已被广泛应用于工程测量和科学实验中。
下面进行详细的描述。
4.1电阻应变测试技术在土木工程中的应用应变计电测作为一种无损检测技术在各类工程结构中得到广泛应用。
但是电阻应变片的测试结果受温度、湿度、导线长短等环境因素的影响极大。
如何处理好这些问题是电阻应变片在土木工程中应用的关键。
应变计电测使用电阻应变片可分为两种方法,一种是将应变片直接粘贴在某一受载零件表面上进行测量。
这种方法简单,但不够精确。
另一种方法是将应变片粘贴在弹性元件上制成传感器,受载后建立载荷与电阻变化间的函数关系,通过预先确定的载荷标定曲线获得测量的载荷值。
所获的的测量结果比较准确。
4.2测定载荷各种结构物工作运行中要承受各种外力的作应,工程上将这些外力称为载荷。
载荷是进行强度和刚度计算得主要依据。
通常在设计时确定载荷有三种办法。
即类比法、计算法和实测法。
下面介绍实测法中的电阻应变法测定载荷。
电阻应变法测定载荷的方法是利用由应变片、应变仪和指示记录器组成的测量系统进行载荷值的测量。
先将应变片粘贴在零件或传感器上,在零件受载变形后应变片中的电阻随之发生变化,经应变仪组成的测量电桥使电阻值的变化转换成电压信号并加以放大,最后经指示器或记录器显示出与载荷成比例变化的曲线,通过标定就可以得到所需数据值的大小。
这种方法现已广泛应用于各种构造物的载荷测定,如船闸、桥梁以及房屋建筑等工程领域。
4.3智能健康监测大型、重要的土木工程结构,如桥梁、超高层建筑、电视塔、水坝、核电站、海洋采油平台等,其服役期长达几十年甚至上百年,在疲劳、腐蚀效应及材料老化等不利因素影响下,不可避免的产生损伤累计甚至产生突发事故。
虽然一些事故发生前出现了漏洞、塌陷、开裂等征兆,但因缺乏报警监测系统,无法避免事故的发生。
因此,对现存的重要结构和设施进行健康检测,评价其安全状况,修复、控制损伤及在新建结构和设施中增设长期的健康检测系统已成为必须。
目前,钢筋结构的应变监测普遍测用电阻应变片,将之粘贴在结构表面或受理筋上后买入砼内,对钢筋砼结构进行实时\\\/在线的智能健康监测。
4.4存在的问题对于一些大体积砼结构而言,有体积大、受力变形相对较小的特征,往往会出现环境因素影响掩盖了结构的真实变形,使得应变片不能反映结构的真实受力状况。
为了避免这种现象,在检测期间以及检测之前的准备过程中就应该采取一些措施,尽可能减小外界环境的影响,或者有效地将环境影响与结构变形区分开来,以保证检测结果的可靠性。
其中较为明显的问题一般出在长导线电阻的影响和潮湿环境的影响。
检测体积庞大的大型结构时,观测点数量相当多,连接应变片与应变仪之间的导线一般都很长,导线电阻的影响不容忽视。
检测潮湿环境下的工程界构或桥梁水下结构部位时,应变片的防潮。
防水时保证量测结果可靠性的一个关键问题。
5小结以上从大体上讨论了选用电阻应变片时应主要考虑的地方,但这些只是诸多因素中的一部分,还有许多因素需要结合具体情况加以考虑。
电阻应变测试技术在各个领域的应用越来越广,但是也应该看到,这种技术还不完善,还存在很多问题有待解决。
但是随着材料科学和工艺技术的发展,电阻应变片的应用前景一定越来越广。
电阻应变片称重的实验现象描述及总结
不知道你是在焊接完毕后马上测量的还是过一段时间测量的,如果是马上测量的可能会由于焊接时使应变片温度升高,电阻增大所致。



