电阻应变片和电阻应变仪

电阻应变片和电阻应变仪

纯弯曲梁正应力测量、弯扭组合主应力 弯矩 扭矩测量

一、应变片及电桥

1. 电阻应变片

把一段细的金属丝，夹贴在两张绝缘纸之间，就构成一个最简单的应变片,如图5-11所示。应变片用特制的胶水，贴在构件的测点上。金属电阻丝承受拉伸或压缩变形的同时，电阻也将发生相应变化。实验结果表明，在一定应变范围内，电阻丝的电阻改变率

R

R

?与应变l

l

ε?=

成正比，即 εS k R

R

=? （5-1） 式中s k 为比例常数，称为电阻丝的灵敏系数。

如将单根电阻丝粘贴在构件的表面上，使它随同构件有相同的变形。从式（5-1）看出，

如能测出电阻丝的电阻改变率，便可求得电阻丝的应变，也就是求得了构件在粘贴电阻丝处沿电阻丝方向的应变。由于在弹性范围内变形很小，电阻丝的电阻改变量?R 也就很小。为提高测量精度，希望增大电阻改变量，这就要求增加电阻丝的长度；但同时又要求能反映一“点”处的应变，因此把电阻丝往复绕成栅状，这就成为电阻应变片。和单根电阻丝相似，电阻应变片也有类似于式（5-1）的关系，

εk R

R

=? （5-2） 式中比例常数k 称为电阻应变片的灵敏系数，它是电阻应变片的重要技术参数。

2. 温度补偿片

实验时不仅受力使应变片的电阻发生变化，当温度变化时，也会使应变片的电阻变化，从而引起测量上的误差。为此，要采取下述措施：

设R 1为贴在构件上的应变片，R 2应选用与R 1规格型号完全相同的应变片，贴在与R 1

图5.11 应变片的构造

相同材料的构件上，R 1只是受力的作用，R 2不受力。

当温度变化时，由于温度变化而引起的电阻变化在R 1和R 2上相同。由惠斯登电桥原理可知，这时读数ε就不再受温度变化的影响，故R 2就叫做补偿片。

3. 横向效应

应变片是沿着长度方向工作的，当垂直于长度的方向有变形时，也会使应变片输出读数，从而引起误差，这种现象叫做横向效应。产生横向效应的原因，是因为应变片系由许多金属丝并联而成的。在并联处，也就是沿横向也出现了“工作段”。

横向效应越小越好，但不可能全无。在精密的测量中，要根据应变片的横向效应系数，用指定的公式对读数进行修正。

4. 应变电桥

应变电桥有半桥接法和全桥接法两种。当用两个贴在测点上的应变片代替电桥上的两个桥臂，另两个桥臂由仪器内部的固定电阻来担任时，称为半桥接法。当贴在四个测点上的应变片，组成测量电桥时，称为全桥接法。

)(4

43211εεεε-+-=

?k

E U BD （5-9) 上式表明，由应变片感受到的)(4321εεεε-+-，通过电桥可以线性地转变为电压的变化

BD U ?。只要对BD U ?进行标定，再将电压量转换成应变，就可以用仪表指示出所测定的

)(4321εεεε-+-，即：

1234r εεεεε=-+- （5-10)

式中r ε为应变仪读数。 5. 应变片和应变花

(1)在单向应力场中，可贴一片应变片。应变片的长度方向与应力方向一致。可用单向拉压胡克定律求出应力，即σ=Eε。

(2)在平面应力场中，若主应力方向已知，可贴两片应变片，分别与两个主应力方向重

图5.12 惠斯登电桥

B

A U BD

合。如图5-13所示。注意，此时分别输出的ε1和ε2，每一个读数都是由应变片长度方向应变和另一个主应力作用于横向效应而产生的应变的代数和。因此，还需要用一定的公式换算，才能得到真正的ε1和ε2。

图5.13 应变花

a) 二轴900b) 三轴450c) 三轴600d) 三轴1200

(3)在平面应力中，若主应力方向亦未知，可按一定的角度贴三个应变片。如图5-13 b)、

c)、d)所示通常把三个应变片做在一个基底上，叫应变花。根据应变花输出三个读数，可用一定的公式算出主应力的大小和方向。

二、电阻应变仪介绍

公式（5-9）表明，通过电桥可把应变片感受到的应变转变成电压（或电流）信号，由于这一信号非常微弱，所以要进行放大，然后把放大的信号再用应变来表示出来，这就是电阻应变仪的工作原理。电阻应变仪按测量应变的频率可分为，静态电阻应变仪、静动态电阻应变仪、动态电阻应变仪和超动态电阻应变仪。下面简要介绍目前实验室常用的YJ－31型静态电阻应变仪。

1. 工作原理

YJ-31型静态电阻应变仪外形图5-14所示，图5-15所示为其工作原理框图。

2. 主要技术指标

该仪器的应变测量范围：0～19999με，分辨力为1με/1个字，基本误差为小于测量的±0.1%，即±2个字，静稳定性(零点漂移)4小时内±5με，动态稳定性（灵敏度变化）2小时内不大于测量上限值的±0.1%。

3.仪表各部分功能简介

(1)电源开关—开关向上拨动，表示仪器接通电源，否则关闭（此开关在后面板上）。

(2)三芯直流插座—在直流供电时使用，插座的1#脚为＂＋＂电源、２#脚为＂－＂电源。

(3)五芯切换插座—在测试点大于10点以上时可通过该插座和预调平衡相连接，注意1、2、3、4脚分别与桥路A、B、C、D连接。

(4)标定、基零、测量是三位一体琴键互锁开关，按其中一键，表示一种作用，而其它键不起作用。

(5)灵敏度电位器：根据应变片灵敏系数不同，可调节该电位器使仪器灵敏系数与应变片灵敏系数一致。当灵敏系数为2时，标定值为－10000με，灵敏系数与标定值关系如表

5-1所示，当应变片灵敏系数不为表中列出的数值，则用户可根据

''

K K

εε

=原理求得相应

的标定值。

由上述可知，当K =2.00时, ε=-10000με,在已知'K的情况下可得:

()'20000

K εμε-=

'

调节灵敏度电位器，使仪器显示为'

ε值，则此时仪器的灵敏系数为'

K 值。

(6)调零电位器:当测量桥路处于不平衡状态时,调节该电位器使仪器显示为0000或－0000。

(7)本机切换开关：在本机测量时开关置“本机”状态，当1～10点测量时开关置“切换”状态。

表5.1灵敏系数与标定值关系（桥臂电阻=120Ω）

(8)１～10点转换开关：当开关置“1”状态，表示第“1”点测量；当开关置“2”状态，表示第“2”测量。依次类推，可测量１～10点。当开关置“切换”状态可与外接预调平衡箱相连并测试。

4.操作说明

（1） 半桥测量时将D 1、D 、D 2接线柱用连接片连接起来并旋紧。

图5.14 YJ -31型静态电阻应变仪面板结构

1—标准电阻 2—接线柱 3—显示器 4—调零电位器 5—灵敏度电位器 6—衰减按键 7—测量按键 8—基零按键 9—标定按键 10—切换键 11—转换开关 12—多点调零电位器 13—多点测量接线柱

3

4

5

6

（2） 将标准电阻分别与A 、B 、C 接线柱相连。 （3） 接通电源开关。

（4） 按下“基零”键仪表显示“0000”或“－0000”（仪表内部已调好）。 （5） 按下“测量”键，显示测量值，将测量值调到“0000”或“－0000”。 （6） 按下“标定”键仪表显示-10000附近值（内部已调好）。 （7） 将“本机、切换”开关置“切换”状态。

（8） 进行多点测量时，将被测量应变片分别与对应的A 、B 、C 接线柱相连，而主机的 A 、B 、C 接线柱上的标准电阻去掉。

（9） 多点测量：“切换”开关按次序所有点的平衡都调节在0000或-0000值上。 （10） 测量值记录：采用逐点测量逐点记录方式。 5．注意事項

（1）要求被测量的应变片和温度补偿片的电阻值尽量选用一致，测量片和补偿片上所用的连接导线的线径希望相同，温度特性尽量相同。

（2）测量片和补偿片不受阳光暴晒，高温辐射和空气剧烈流动的影响，补偿片应贴在与试件相同的材料上，与测量上保持在相同环境温度。

（3）仪器在测量多点时，接线柱A 、B 、C 上的标准电阻要拆下，以免与各测量桥上应变片相并联而影响测量精度。

（4）仪器作全桥测量或者长导线使用时为了提高标定精度，最好使用外标定。

半桥单臂

图5.12 惠斯登电桥

B

A U BD

弯扭组合：

1．确定主应力和主方向

弯扭组合变形薄壁圆管表面上的点处于平面应力状态，用应变花分别测出三个方向的线应变后（应变片组成图6-21b 所示电桥），应用广义胡克定律即可求出主应力的大小和方向。

主应力

()

1.245452112

E νσεεν-?+?

+?=

+?-? （6-22）

主方向

C

R 180°

B

R 90°

A R 0°

D

R 270° °绿线 0° °蓝线

M

M B

D

A C

（d ）扭矩

(a) 截面M -M 展开图

B

A

C （c ）弯矩

B

A

C

（b ）主应力

图6.21 截面M -M 展开图及测量桥路图

°绿线

0°

°蓝线

°绿线

0°

°蓝线 °绿线 0° °蓝线

()()0454*******tan εεεεεεα----=

?+?+?

-?+ （6-23）

式中：45045,,εεε-???分别表示与管轴线成-45°、0°和45°方向的线应变。由式（6-22）便可计算出M -M 截面上四点的主应力。由式（6-23）可计算出各点相差90°的两个0α。 2． 弯矩M 测定

用上、下（即II 、IV 两点）两测点沿轴线方向（即0°方向）的应变片组成图6-21c 所示半桥接线，测得II 、IV 两处由于弯矩引起的正应变值：

2

r

M εε=

（6-24）

式中：ε r —应变仪的读数应变,εM —由弯矩引起的轴线方向的应变。

若薄壁圆管的弹性模量E 及横截面尺寸已知，则可根据上面所测得的εM ，用下式计算被测截面的弯矩M ：

2

r M EW

M EW εε==

（6-25)

式中W —薄壁圆管横截面的抗弯截面模量。 3.扭矩T 测定

用I 、III 两测点方向的四片应变组成图6-21d 所示的全桥测量线路，可测得扭矩引起主应变的实验值

11311()4

r

E E

εμεσμστ+==

-= (6-26) 截面的扭矩T 可计算： (),14

r

p p p

T E T W W W εττν=

==

+ (6-27)

式中W p ——薄壁圆管的抗扭截面模量。 4．与理论计算值进行比较

对所加载荷大小进行控制和显示，并测量有关几何尺寸，计算出被测截面的内力分量及测点的应力分量：

弯矩理论值：M=Fl ， 由此计算B 点正应力：M W

σ= 扭转理论值：T=Fb ， 由此计算各点剪应力：p

T

W τ=

， W p =2W 主应力理论值：

2

22.1)2

(2τσ

σ

σ+±=

主方向：02tan 2τ

ασ

=-

其中4433

6113410.041 3.003303310323240d W D D ππ-????????=-=??-=????? ? ?????????????

根据上式分别求出各测点的主应力大小和方向的理论值，然后与实验结果进行比较分析。

(完整版)第4章应变式传感器习题及解答

第4章应变式传感器 一、单项选择题 1、为减小或消除非线性误差的方法可采用（）。 A. 提高供电电压 B. 提高桥臂比 C. 提高桥臂电阻值 D. 提高电压灵敏度 2、全桥差动电路的电压灵敏度是单臂工作时的（）。 A. 不变 B. 2倍 C. 4倍 D. 6倍 3、电阻应变片配用的测量电路中，为了克服分布电容的影响，多采用( )。 A．直流平衡电桥 B．直流不平衡电桥 C．交流平衡电桥 D．交流不平衡电桥 4、通常用应变式传感器测量( )。 A. 温度 B．密度 C．加速度 D．电阻 5、影响金属导电材料应变灵敏系数K的主要因素是（）。 A．导电材料电阻率的变化 B．导电材料几何尺寸的变化 C．导电材料物理性质的变化 D．导电材料化学性质的变化 6、产生应变片温度误差的主要原因有（）。 A．电阻丝有温度系数 B．试件与电阻丝的线膨胀系数相同 C．电阻丝承受应力方向不同 D．电阻丝与试件材料不同 7、电阻应变片的线路温度补偿方法有（）。 A．差动电桥补偿法 B．补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法 C．补偿线圈补偿法 D．恒流源温度补偿电路法 8、当应变片的主轴线方向与试件轴线方向一致，且试件轴线上受一维应力作用时，应变片灵敏系数K的定义是（）。 A．应变片电阻变化率与试件主应力之比 B．应变片电阻与试件主应力方向的应变之比 C．应变片电阻变化率与试件主应力方向的应变之比 D．应变片电阻变化率与试件作用力之比 9、制作应变片敏感栅的材料中，用的最多的金属材料是（）。 A．铜 B．铂 C．康铜 D．镍铬合金 10、利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（）。 A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片 B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联 C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片

试验报告格式参考 静态电阻应变仪的使用

试验一电阻应变片的粘贴技术与静态电阻应变仪的使用一、试验目的 （1）掌握电阻应变片的选用原则和方法。 （2）学习常温用电阻应变片粘贴技术。 （3）熟悉静态电阻应变仪的操作规程。 （4）掌握静态电阻应变仪单点测量与多点测量的基本原理。 （5）学会电阻应变片作半桥及全桥测量的接线方法。 （6）验证电桥的桥路特性，测取不同接桥方式的桥路桥臂的灵敏系数。 二、试验设备及器材 （1）等强度梁一根。 （2）万用表。 （3）粘结剂（502快干胶及305型AB胶、丙酮等）。 （4）常温用电阻应变片。 （5）电烙铁、镊子、放大镜及其他工具。 （6）测量导线若干。 （7）加载砝码。 （8）静态电阻应变仪及预调平衡箱。 三、实验方法及步骤 （1）电阻应变片的粘贴。 ①检查、分选电阻应变片——用放大镜剔除丝栅有形状缺陷，片内有气泡、霉斑、锈点等缺陷的应变片。用万用表测量各应变片电阻值，进行电阻值选配。同一测区用片的电阻值相差不得超过仪器可调平的允许范围。 ②试件测点表面准备——用砂纸等工具除去试件待测表面漆层、电镀层、锈斑、污垢覆盖层，划出测点定位线，然后用0#砂纸磨平，再打成与测量方向成45°交叉的条纹，最后用棉球蘸丙酮沿一方向擦拭干净。 ③贴片——使用502快干胶，要掌握时机，左手捏住应变片引线，右手上胶，胶水应均而薄（多用反而不好）。待一分钟左右，当胶水发黏时，校正方向贴好，再垫上玻璃纸（最好用聚乙烯类非极性塑料薄膜），用手指稍加滚压即可。

用环氧树脂胶贴片时，先需在待测面上涂一薄层胶液，将应变片放上，轻轻校正方向，然后盖上一张玻璃纸，用手指朝一个方向滚压应变片，挤出气泡和过量的胶液，保证胶层尽可能地薄而均匀，而在应变片周围应有胶液溢出效果才好。贴片后垫上橡皮等，用重物或夹具加压，压力为0.05~0.1MPa，24小时固化后方可进行

电阻应变片

电阻应变片 一、应变计的分类 根据敏感栅材料可分为金属、半导体及金属或金属氧化物浆料等三类： 1、金属应变计包括丝式（丝绕式、短接式）应变计、箔式应变计和薄膜应变计； 2、半导体应变计包括体型半导体应变计、扩散型半导体应变计和薄膜半导体应变计； 3、金属或金属氧化物浆料主要是制作厚膜应变计。 二、应变计的主要参数 1、应变计的电阻值应变计的电阻是指应变计在室温环境、未经安装且不受力的情况下，测定的电阻值。应变计电阻值的选定主要根据测量对象和测量仪器的要求。 2、应变计的灵敏系数应变计的灵敏系数是指：当应变计粘贴在处于单向应力状态的试件表面上，且其纵向(敏感栅纵线方向)与应力方向平行时，应变计的电阻变化率与试件表面贴片处沿应力方向的应变(即沿应变计纵向的应变)的比值，即式中，K为应变计的灵敏系数；ε为试件表面测点处与应变计敏感栅纵线方向平行的应变；RRΔ为由ε所引起的应变计电阻的相对变化,常用的应变计灵敏系数为2.0~2.4。 3、应变计的疲劳寿命: 应变计的疲劳寿命是指：在恒定幅值的交变应力作用下，应变计连续工作，直至产生疲劳损坏时的循环次数。 三、金属电阻应变片应用与工作原理电阻应变计有两方面的应用：一是作为敏感元件，直接用于被测试件的应变测量；另一是作为转换元件，通过弹性元件构成传感器，用以对任何能转变成弹性元件应变的其它物理量作间接测量。用应变片测量时，将其粘贴在被测对象表面上。当被测对象受力变形时，应变片的敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化，通过转换电路转换为电压或电流的变化，从而实现应变的测量。 金属电阻应变片的工作原理是电阻应变效应，即金属丝在受到应力作用时，其电阻随着所发生机械变形(拉伸或压缩)的大小而发生相应的变化。电阻应变效应的理论公式如下: R=ρ*(L/S)式中：ρ—电阻率(Ω·mm2/m) L—金属丝的长度(m) S—金属丝的截面积(mm2) 由上式可知，金属丝在承受应力而发生机械变形的过程中，ρ、L、S三者都要发生变化，从而必然会引起金属丝电阻值的变化。当受外力伸张时，长度增加，截面积减小，电阻值增加;当受压力缩短时，长度减小，截面积增大，电阻值减小。因此，只要能测出电阻值的变化，便可知金属丝的应变情况。这种转换关系为 ΔR/R=Koε式中:R—金属丝电阻值的变化量; Ko—金属材料的应变灵敏系数,它主要由试验方法确定,且在弹性极限内基本为常数值; ε—金属材料的轴向应变值,即ε=ΔL/L，因此又称ε为长度应变值,对金属丝而言,其值勤在0.24~0.4之间。 在实际应用中，将金属电阻应变片粘贴在传感器弹性元件或被测饥械零件的表面。当传感器中的弹性元件或被测机械零件受作用力产生应变时，粘贴在其上的应变片也随之发生相同的机械变形，引起应变片电阻发生相应的变化。这时，电阻应变片便将力学量转换为电阻的变化量输出。 电路原理：通常传感器采用四片等值电阻组成惠氏顿等桥电路。R,B为输入端，G,W为输出端，RS起到保护电路的作用。通过调节RS、R1调节电路的零点平衡。

YD-28A型动态应变仪操作规程

YD-28A型动态电阻应变仪 操作规程及保养规程 YD-28A型动态电阻应变仪是一种具有自动平衡功能的动态电阻应变分析仪，主要用于实验应力分析及动力强度研究中测量结构及材料任意部位变形的动态应变测量仪器，也可作静态应变测量。 一、主要技术指标 ⑴基本参数： ①通道数：4通道或8通道组合式。 ②测量方式：全桥、半桥、1/4半桥。 ③输入特性范围：最大输入信号为±100mv、应变为±100000με，输 入阻抗高于100MΩ。 ④使用电阻应变计的范围：60Ω-1000Ω。 ⑤供电电源：～220V。 ⑵主要技术指标： ①线性误差：不大于±0.1%F.S。 ②标定误差：标定误差不大于标定值±0.5%。 ③衰减误差：衰减误差不大于±0.5%F.S。 ④频率响应范围：DC-2kHz(误差不大于±0.5dB)。 ⑤稳定性:a.温度变化对零点的影响不大于±0.1%F.S/℃,对灵敏度 的影响不大于±0.05%F.S/℃； b.两小时内，零点漂移不大于±0.5%F.S，对灵敏度影响不大于± 0.5%F.S。

⑥电桥平衡方式和范围：采用自动抵消平衡方式，平衡范围不小于± 1%（约±5000με）自动平衡精度，折合到输入端为±10με。 二、操作规程 1.在断开电源情况下，接好测试系统所有连线。 2.打开电源开关，操纵仪器进入测试程序。 3.进行“通道”“衰减”“标定”“频率”“灵敏系数”等必要设置，经确认正确无误后，即可开始采集测试并自动存盘。 4.测试结束后，进入数据读取，显示波形，确认全部测试无误后即可结束测试。 5.测试结束后，断开电源，整理、清洁和包装好仪器。 三、保养规程 1.仪器用完后，应把全部连接线拆除，并将仪器盖好，以防灰尘。 2.仪器长期不用时应定期通电，最少每季度应进行一次。 3.仪器移动时防止剧烈震动和冲击。

电阻应变测量原理及方法

目录 电阻应变测量原理及方法 (2) 1. 概述 (2) 2. 电阻应变片的工作原理、构造和分类 (2) 2.1电阻应变片的工作原理 (2) 2.2电阻应变片的构造 (4) 2.3电阻应变片的分类 (4) 3. 电阻应变片的工作特性及标定 (6) 3.1电阻应变片的工作特性 (6) 3.2电阻应变片工作特性的标定 (10) 4. 电阻应变片的选择、安装和防护 (12) 4.1电阻应变片的选择 (12) 4.2电阻应变片的安装 (13) 4.3电阻应变片的防护 (14) 5. 电阻应变片的测量电路 (14) 5.1直流电桥 (15) 5.2电桥的平衡 (17) 5.3测量电桥的基本特性 (18) 5.4测量电桥的连接与测量灵敏度 (19) 6. 电阻应变仪 (24) 6.1静态电阻应变仪 (24) 6.2测量通道的切换 (26) 6.3公共补偿接线方法 (27) 7. 应变-应力换算关系 (28) 7.1单向应力状态 (28) 7.2已知主应力方向的二向应力状态 (29) 7.3未知主应力方向的二向应力状态 (29) 8. 测量电桥的应用 (31) 8.1拉压应变的测定 (31) 8.2弯曲应变的测定 (34) 8.3弯曲切应力的测定 (35) 8.4扭转切应力的测定 (36) 8.5内力分量的测定 (36)

电阻应变测量原理及方法 1. 概述 电阻应变测量方法是实验应力分析方法中应用最为广泛的一种方法。该方法是用应变敏感元件——电阻应变片测量构件的表面应变，再根据应变—应力关系得到构件表面的应力状态，从而对构件进行应力分析。 电阻应变片（简称应变片）测量应变的大致过程如下：将应变片粘贴或安装在被测构件表面，然后接入测量电路（电桥或电位计式线路），随着构件受力变形，应变片的敏感栅也随之变形，致使其电阻值发生变化，此电阻值的变化与构件表面应变成比例，测量电路输出应变片电阻变化产生的信号，经放大电路放大后，由指示仪表或记录仪器指示或记录。这是一种将机械应变量转换成电量的方法，其转换过程如图1所示。测量电路的输出信号经放大、模数转换后可直接传输给计算机进行数据处理。 电阻应变测量方法又称应变电测法，之所以得到广泛应用，是因为它具有下列优点 1．测量灵敏度和精度高。其分辨率达1微应变（με），1微应变=10-6应变（ε）。 2．测量范围广。可从1微应变测量到2万微应变。 3．电阻应变片尺寸小，最小的应变片栅长为0.2毫米；重量轻、安装方便，对构件无 附加力，不会影响构件的应力状态，并可用于应力梯度变化较大的应变的测量。 4．频率响应好。可从静态应变测量到数十万赫的动态应变。 5．由于在测量过程中输出的是电信号，易于实现数字化、自动化及无线电遥测。 6．可在高温、低温、高速旋转及强磁场等环境下进行测量。 7．可制成各种高精度传感器，测量力、位移、加速度等物理量。 该方法的缺点是： 1．只能测量构件表面的应变，而不能测构件内部的应变。 2．一个应变片只能测定构件表面一个点沿某一个方向的应变，不能进行全域性的测量。 3．只能测得电阻应变片栅长范围内的平均应变值，因此对应变梯度大的应力场无法进 行测量。 2. 电阻应变片的工作原理、构造和分类 2.1 电阻应变片的工作原理 由物理学可知，金属导线的电阻值R 与其长度L 成正比，与其截面积A 成反比，若 图1 用电阻应变片测量应变的过程

DH-3818静态电阻应变仪使用方法

DH-3818静态应变测试仪使用方法 一、概述 DH-3818静态应变测试仪集数据采集箱、微型计算机及支持软、硬件构成。 可自动/手动、准确、可靠、快速进行静态应变测量。广泛用于机械、土木、航 空航天、国防、交通等领域。若配接合适的应变式传感器，还可对压力、扭矩、 位移、温度等物理量进行测量。 测试仪具有自动平衡功能，内置标准电阻，可方便实现全桥、半桥及1/4 桥（公用补偿片）连接。 二、主要技术指标 1．测量点数：每台静态应变测试仪有1——10个通道，最多可同时测10 点。每台计算机可控制10台静态应变测试仪； 2．程控状态下采集速度：10测点/秒； 3．测试应变范围：±19999με 4．分辨率：1με 5．系统不确定度：小于0.5％±3με（程控状态） 6．零漂：≤4με/2h（程控状态） 7．自动平衡范围：±15000με，灵敏度系数K＝2、120Ω应变计阻值误 差的1.5％； 8．电源电压：220V±10%，50Hz±1% 三、工作原理 1．WESTONE电桥测量原理 现以1/4桥，120Ω桥臂电阻为例，加以阐述。如图1所示：图1左侧为WESTONE 电桥 （Eg），C端系直流电源负极(O)。B端、D 端分别为输出信号的V i+、V i-端。第一桥 臂（AB）为测量片电阻R g（120Ω），第 四桥臂（AD）为补偿片电阻R（120Ω）， 第二、三桥臂（BC、CD）为仪器内标准 图1 测量原理

电阻R （120Ω）。 由电桥原理，电桥的输出电压V i 为：εK E V g i 25.0= E g 为桥压（DC 2V ）、 K 为应变片灵敏系数、ε为输入应变量με， 低漂移仪表放大器的输出电压V o 为：εK E K .V K V g F i F o 250== K F 为放大器的增益， 故 F g o KK E V 4=ε (1) 当E g ＝2 V K ＝2时，（1）式为：ε＝ F K V 0 对于1/2桥（半桥）电路 F g o KK E V 2= ε (2) 对于全桥电路 F g o KK E V =ε (3) 这样，测量结果由软件加以修正即可。 2．软件功能 本系统的控制软件工作于Win9x 操作系统，软件实现了文件管理、参数设置、平衡操作、采样控制、数据查询、打印控制功能。 软件使用说明另述。 四、数据采集箱的面板的功能介绍

电阻应变片和电阻应变仪

电阻应变片和电阻应变仪 纯弯曲梁正应力测量、弯扭组合主应力 弯矩 扭矩测量 一、应变片及电桥 1. 电阻应变片 把一段细的金属丝，夹贴在两张绝缘纸之间，就构成一个最简单的应变片,如图5-11所示。应变片用特制的胶水，贴在构件的测点上。金属电阻丝承受拉伸或压缩变形的同时，电阻也将发生相应变化。实验结果表明，在一定应变范围内，电阻丝的电阻改变率R R ?与应变l l ε?=成正比，即 εS k R R =? （5-1） 式中s k 为比例常数，称为电阻丝的灵敏系数。 如将单根电阻丝粘贴在构件的表面上，使它随同构件有相同的变形。从式（5-1）看出，如能测出电阻丝的电阻改变率，便可求得电阻丝的应变，也就是求得了构件在粘贴电阻丝处沿电阻丝方向的应变。由于在弹性范围内变形很小，电阻丝的电阻改变量?R 也就很小。为提高测量精度，希望增大电阻改变量，这就要求增加电阻丝的长度；但同时又要求能反映一“点”处的应变，因此把电阻丝往复绕成栅状，这就成为电阻应变片。和单根电阻丝相似，电阻应变片也有类似于式（5-1）的关系， εk R R =? （5-2） 式中比例常数k 称为电阻应变片的灵敏系数，它是电阻应变片的重要技术参数。 2. 温度补偿片 实验时不仅受力使应变片的电阻发生变化，当温度变化时，也会使应变片的电阻变化，从而引起测量上的误差。为此，要采取下述措施： 设R 1为贴在构件上的应变片，R 2应选用与R 1规格型号完全相同的应变片，贴在与R 1 图5.11 应变片的构造

相同材料的构件上，R 1只是受力的作用，R 2不受力。 当温度变化时，由于温度变化而引起的电阻变化在R 1和R 2上相同。由惠斯登电桥原理可知，这时读数ε就不再受温度变化的影响，故R 2就叫做补偿片。 3. 横向效应 应变片是沿着长度方向工作的，当垂直于长度的方向有变形时，也会使应变片输出读数，从而引起误差，这种现象叫做横向效应。产生横向效应的原因，是因为应变片系由许多金属丝并联而成的。在并联处，也就是沿横向也出现了“工作段”。 横向效应越小越好，但不可能全无。在精密的测量中，要根据应变片的横向效应系数，用指定的公式对读数进行修正。 4. 应变电桥 应变电桥有半桥接法和全桥接法两种。当用两个贴在测点上的应变片代替电桥上的两个桥臂，另两个桥臂由仪器内部的固定电阻来担任时，称为半桥接法。当贴在四个测点上的应变片，组成测量电桥时，称为全桥接法。 )(4 43211εεεε-+-=?k E U BD （5-9) 上式表明，由应变片感受到的)(4321εεεε-+-，通过电桥可以线性地转变为电压的变化BD U ?。只要对BD U ?进行标定，再将电压量转换成应变，就可以用仪表指示出所测定的)(4321εεεε-+-，即： 1234r εεεεε=-+- （5-10) 式中r ε为应变仪读数。 5. 应变片和应变花 (1)在单向应力场中，可贴一片应变片。应变片的长度方向与应力方向一致。可用单向拉压胡克定律求出应力，即σ=Eε。 (2)在平面应力场中，若主应力方向已知，可贴两片应变片，分别与两个主应力方向重图5.12 惠斯登电桥 B A U BD

应变片的种类和应用

应变片的种类和应用 应变片主要有两种，电阻应变片和光学应变片。 一．光学应变片： 光学应变计一般采用不超过4-9 微米直径的布拉格光栅玻璃纤维制造。一般来说,人的头发直径为60-80微米。纤维芯被直径大约125 微米的纯玻璃覆盖层所包围。 基于布拉格光栅的应变片有以下优势： 1. 对电磁场不敏感。 2. 可以用于可能爆炸的环境。 3. 高震动负载情况下，材料（玻璃）不会产生故障。 4. 可以测量更大的应变，一般电阻应变片的最大应变为数百微应变，而光学应变片的可测量的最大应变为7000微应变。 5. 更少的连接线，因此会对测试物体产生更少的干扰。 6. 互连需要大量的传感器，不同的布拉格波长可以集成在一个光纤中。 二．电阻应变片： 电阻应变片的工作原理是基于应变效应制作的，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化，这种现象称为“应变效应”。 半导体应变片是用半导体材料制成的，其工作原理是基于半导体材料的压阻效应。压阻效应是指当半导体材料某一轴向受外力作用时，其电阻率发生变化的现象。 应变片是由敏感栅等构成用于测量应变的元件，使用时将其牢固地粘贴在构件的测点上，构件受力后由于测点发生应变，敏感栅也随之变形而使其电阻发生变化，再由专用仪器测得其电阻变化大小，并转换为测点的应变值。 金属电阻应变片品种繁多，形式多样，常见的有丝式电阻应变片和箔式电阻应变片。 箔式电阻应变片是一种基于应变——电阻效应制成的，用金属箔作为敏感栅的，能把被测试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件。应变片有很多种类。一般的应变片是在称为基底的塑料薄膜（15-16μm）上贴上由薄金属箔材制成的敏感栅（3-6μm），然后再覆盖上一层薄膜做成迭层构造。 而应变片有很多分类方法： 比如按材料分可分为：

动态电阻应变仪原理、检定及维护

摘要：文章介绍了动态电阻应变仪工作原理及应用、阐述检定步骤，总结使用和维护注意事项。 关键词：动态电阻应变仪；原理；检定；维护 1 动态电阻应变仪的原理及应用 应变仪是测量结构及材料在荷载作用下变形的应力分析仪器。如果配备相应的传感器，也可测量力、压力、扭矩、位移、振幅等物理量或物理量变化过程。它是实验应力分析的可靠工具。应变仪按其测量应变变化频率范围可分为静态应变仪和动态应变仪。动态电阻应变仪应用于测量随时间变化的动态应变，其工作频率一般在5千赫兹以下。它由测量电桥、放大器和滤波器等组成。动态应变仪要与记录器配套使用，记录结果可直接反映被测应变信号的大小和变化。 常用动态应变仪有：江苏东华测试技术股份有限公司生产的dh5908g无线动态应变测试分析系统，日本生产的pcd-300动态应变仪，北京东方振动和噪声技术研究所生产的sa-4动态应变仪，日本生产的dra-107a动态数据采集仪，德国生产的cronos-pl2-dio动态应变仪。动态应变仪应用实例有：飞机发动机涡轮转子叶片台架试验，用高温应变计测叶片动应力，模拟返回舱结构在起吊和运输过程中动应力测试，空调机管路动应力测试，铁路机车转向架构架动应力测试。 2 动态电阻应变仪的检定步骤 由于电阻应变仪的广泛使用，对电阻应变仪进行定期校准或检定，以确保其测量结果的准确、可靠是十分必要的。根据jjg 623-2005《电阻应变仪》检定规程，动态电阻应变仪后续检定需要检定外观和开关状态、示值误差、非线性误差、标定值误差、衰减误差、频响误差、低通滤波器滤波特性、零位漂移和示值稳定性等项目。其检定一般步骤和方法如下：（1）按仪器说明书所规定的方法接线，预热，对应变仪外观和开关状态进行检查，然后将动态应变仪进行零位平衡和灵敏度调定。 （2）示值误差检定：若被检应变仪系统由“应变仪+数据采集器+计算机”组成，则需进行该项检定。用标准模拟应变量校准器给出被检定点的标准应变值，从计算机上读取该应变读数值，计算被检应变仪系统示值误差。 （3）非线性误差检定：取基本量程上限值的0%，20%，40%，60%，80%，100%为检定点。由标准模拟应变量校准器依次给出各检定点的标准应变值，从被检应变仪上读取相应读数值，计算被检应变仪的非线性误差。 （4）标定值误差检定：若被检应变仪带有内部标定器时，则需进行该项检定。一般采用替代法进行检定。由被检应变仪内部标定器和标准模拟应变量校准器分别给出大小相等、方向相同的应变值，在被检应变仪上读出相应读数值，计算其标定值误差。 （5）衰减（增益）误差检定：若被检应变仪带有衰减（增益）开关时，则需进行该项检定。调整被检应变仪初始状态，读取零位值。衰减量程r为×1时，将标准模拟应变量校准器的示值置于被检应变仪基本量程上限值，读取读数值。改变量程，同时相应改变标准模拟应变量校准器的示值，读数，计算衰减（增益）误差。 （6）稳定度检定：将标准模拟应变量校准器的示值置于零位，进行零位平衡，从被检应变仪读数装置上读取零位值。在2h内，第1小时每隔15min，以后每隔30min，分别从应变仪上读取相应零位值，计算被检应变仪的零位漂移。将标准模拟应变量校准器的示值置于被检应变仪基本量程上限值，从被检应变仪上读取读数值，然后将标准模拟应变量校准器的示值置零，读取零位值。在2h内，第1小时每隔15min，以后每隔30min，读取相应读数值和零位值，计算被检应变仪的示值稳定性。 （7）频率响应误差检定：不同供桥电压的动态应变仪，其频率响应误差的检定方法不同。

试验报告格式参考(静态电阻应变仪的使用)

试验一电阻应变片的粘贴技术与静态电阻应变仪的使用 一、试验目的 （1）掌握电阻应变片的选用原则和方法。 （2）学习常温用电阻应变片粘贴技术。 （3）熟悉静态电阻应变仪的操作规程。 （4）掌握静态电阻应变仪单点测量与多点测量的基本原理。 （5）学会电阻应变片作半桥及全桥测量的接线方法。 （6）验证电桥的桥路特性，测取不同接桥方式的桥路桥臂的灵敏系数。 二、试验设备及器材 （1）等强度梁一根。 （2）万用表。 （3）粘结剂（502快干胶及305型AB胶、丙酮等）。 （4）常温用电阻应变片。 （5）电烙铁、镊子、放大镜及其他工具。 （6）测量导线若干。 （7）加载砝码。 （8）静态电阻应变仪及预调平衡箱。 三、实验方法及步骤 （1）电阻应变片的粘贴。 ①检查、分选电阻应变片——用放大镜剔除丝栅有形状缺陷，片内有气泡、霉斑、锈点等缺陷的应变片。用万用表测量各应变片电阻值，进行电阻值选配。同一测区用片的电阻值相差不得超过仪器可调平的允许范围。 ②试件测点表面准备——用砂纸等工具除去试件待测表面漆层、电镀层、锈斑、污垢覆盖层，划出测点定位线，然后用0#砂纸磨平，再打成与测量方向成45°交叉的条纹，最后用棉球蘸丙酮沿一方向擦拭干净。 ③贴片——使用502快干胶，要掌握时机，左手捏住应变片引线，右手上胶，胶水应均而薄（多用反而不好）。待一分钟左右，当胶水发黏时，校正方向贴好，

再垫上玻璃纸（最好用聚乙烯类非极性塑料薄膜），用手指稍加滚压即可。 用环氧树脂胶贴片时，先需在待测面上涂一薄层胶液，将应变片放上，轻轻校正方向，然后盖上一张玻璃纸，用手指朝一个方向滚压应变片，挤出气泡和过量的胶液，保证胶层尽可能地薄而均匀，而在应变片周围应有胶液溢出效果才好。贴片后垫上橡皮等，用重物或夹具加压，压力为~，24小时固化后方可进行

电阻应变仪

电阻应变仪 一．用途电阻应变仪是用来测量构件或机械零件变形（线变形）的仪器。这种仪器具有灵敏度高、体积小、便于远距离测量等优点。它是电测法的主要仪器，对于验证设计理论、检验工程质量，以及决定正确的设计方案，都简便可靠。因此它被广泛地应用于各类工程的应力分析实验中。 二．基本原理电阻应变仪主要由电阻应变片和应变仪两部分组成。其工作原理是，把非电量的变形变化转变为电量的变化，即利用贴在构件上的电阻应变片随同构件一起变形引起电阻的改变，通过电子仪器测量此电阻的改变量，就可以求得构件所贴部位的应变。 1．电阻应变片 电阻应变片由直径为0.02~0.05mm的康铜丝或 镍铬丝制成的。为使合金丝在标距内获得较大的工作长度，通常将合金丝绕成栅型。合金丝的两边贴以绝缘薄纸，以免与试件直接接触。两端用直径为0.1~0.2mm 的铜丝引出，L为标距，通常为1~100mm。一般电阻应变片的电阻值为120Ω。 使用时，用特制的胶水将电阻片贴在试件的欲测部位，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）。从物理学可知，长度为，直径为的金属电阻丝，其电阻值为 若使金属电阻丝产生拉伸（或压缩）变形，则金属丝的长度、横截面积和电阻率都将变化，金属丝电阻值的相应变化量由下式求得

其中又有 ， 所以 将等式两边除以得 实验证明，在金属丝弹性范围内，是一常数，故令 （称为灵敏系数） 于是，我们得到

式中K称为电阻应变片的灵敏系数，它的数值与电阻丝的材料及绕线方式有关，一般K值在2.0左右。 2．温度变化对应变片的影响和温度补偿片粘贴在测点上的应变片，若周围环境温度变化时，其电阻值也将产生改变，原因有二： （1）敏感栅电阻值随温度而改变 温度时，敏感栅的电阻值为 ——温度在零度是敏感栅的电阻值 ——敏感栅的电阻温度系数 当温度改变为时，应变片的阻值将改变 （2）应变片线膨胀系数和测点材料线膨胀系数不同使应变片电阻变化 当温度改变为时，应变片敏感栅的长度变化：测点材料的 长度变化：长度变化的差值：因为，，所以因此，实验过程中如果温度变化，则应变片电阻的变化量为 在常温应变测量中，常利用电桥原理，采用温度补偿片来消除温度变化的影响。 所谓温度补偿片是将一个与测量应变片相同（型号、电阻值和灵敏系数均相同）的应变片粘贴在与测点材料相同的小块上，实验时将该小块放在测点附近，使其温度与测点温度相同。把温度补偿片接在电桥的BC臂上。设电桥处于平衡

应变片种类

应变片主要有两种，电阻应变片和光学应变片。 一．光学应变片： 光学应变计一般采用不超过4-9 微米直径的布拉格光栅玻璃纤维制造。一般来说人的头发直径为60-80微米。纤维芯被直径大约125 微米的纯玻璃覆盖层所包围。基于布拉格光栅的应变片有以下优势：1. 对电磁场不敏感2. 可以用于可能爆炸的环境。3. 高震动负载情况下，材料（玻璃）不会产生故障。4. 可以测量更大的应变，一般电阻应变片的最大应变为数百微应变，而光学应变片的可测量的最大应变为7000微应变。5. 更少的连接线，因此会对测试物体产生更少的干扰。6. 互连需要大量的传感器，不同的布拉格波长可以集成在一个光纤中。 二．电阻应变片：电阻应变片的工作原理是基于应变效应制作的，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化，这种现象称为“应变效应”。半导体应变片是用半导体材料制成的，其工作原理是基于半导体材料的压阻效应。压阻效应是指当半导体材料某一轴向受外力作用时，其电阻率发生变化的现象。应变片是由敏感栅等构成用于测量应变的元件，使用时将其牢固地粘贴在构件的测点上，构件受力后由于测点发生应变，敏感栅也随之变形而使其电阻发生变化，再由专用仪器测得其电阻变化大小，并转换为测点的应变值。金属电阻应变片品种繁多，形式多样，常见的有丝式电阻应变片和箔式电阻应变片。箔式电阻应变片是一种基于应变——电阻效应制成的，用金属箔作为敏感栅的，能把被测试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件。应变片有很多种类。一般的应变片是在称为基底的塑料薄膜（15-16μm）上贴上由薄金属箔材制成的敏感栅（3-6μm）然后再覆盖上一层薄膜做成迭层构造。 应变片的应用：

电阻应变片的结构及工作原理

电阻应变片的结构及工作原理 电阻应变片的结构如图4-1-3所示，其中，敏感栅是应变片中把应变量转换成电阻变化量的 敏感部分，它是用金属丝或半导体材料制成的单丝 或栅状体。引线是从敏感栅引出电信号的丝状或带 状导线。 (1)粘结剂：是具有一定电绝缘性能的粘结 材料，用它将敏感栅固定在基底上。 (2)覆盖层：用来保护敏感栅而覆盖在上面的 绝缘层。 (3)基底：用以保护敏感栅，并固定引线的 几何形状和相对位置。 电阻应变片能将力学量转变为电学量是利用了金属导线的应变——电阻效应。我 们知道，金属导线的电阻R 与其长度L 成正比，与其截面积A 成反比，即 A L R ρ= (4-1-3) 式中ρ是导线的电阻率。 如果导线沿其轴线方向受力产生形变，则其电阻值也随之发生变化，这一物理现象被称为金属导线的应变——电阻效应。为了说明产生这一效应的原因，可将式（4-1-3）取对数后进行微分得 ρ ρd A dA L dL R dR +-= (4-1-4) 式中，L dL 为金属导线长度的相对变化，用轴向应变来表示，即L dL =ε；A dA 是截面积的相对变化。2r A π=（r 为金属导线的半径），，r dr A dA 2= r dr 是金属导线半径的相对变化，即径向应变 r 。导线轴向伸长的同时径向缩小，所以轴向应变与径向应变r 有下列关系： μεε-=r (4-1-5) 为金属材料的泊松比。 根据实验，金属材料电阻率相对变化与其体积的相对变化之间的关系为V dV C d =ρρ，C 为金属材料的一个常数，如铜丝C =1 。 由L A V ?= 我们可导出V dV 与、r 之间的关系。 1 2 3 4 5 图4-1-3 电阻应变片 1-敏感栅；2-引线；3-粘结剂； 4-覆盖层；5-基底

实验5 静态电阻应变仪的使用与桥路连接讲课讲稿

实验5静态电阻应变仪的使用与桥路连 接

实验静态电阻应变仪的使用与桥路连接 一、实验目的 1．掌握在静载荷下，使用静态电阻应变仪单点应变和多点应变测量的方法。 2．熟悉电阻应变片半桥、全桥的接线方法并测定等强度梁逐级加载的应变值。 二、试验设备及仪器 1．等强度梁 2．静态电阻应变仪 3．数字万用表、游表卡尺 三、实验原理 L等强度梁的应力 等强度梁如图3—1所示，其截面为矩形；高为A；宽度6，随J的变化而变化，有效长度段的斜率为tga

h——等强度梁截面高度； 在等强度梁的上表面粘贴纵向电阻应变片，用电阻应仪可以测得在外力户作用下的应变值‘，根据虎克定律可得到应力实验值，即可将实验测得的应力值实与理论应力值dg加以比较分析。 四、电阻应变法 电阻应变法测量主要由电阻应变片和电阻应变仪组成。 1，电阻应变片 电阻应变片(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， 并用胶水粘在两层绝缘薄片中制成的，如图2—1所示。栅的两端各焊一小段引线，以供试验时与导线联接。 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片。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。 其中 R——应变片的初始电阻值； ΔR——应变片电阻变化值；

K——应变片的灵敏系数，表示每单位应变所造成的相对电阻变化。由制造厂家抽 样标定给出的，一般K值在2．0左右。 2．电阻应变仪 由电阻应变片将构件应变‘转换成电阻片的电阻变化AR，而应变片所产生的电阻变化是很微小的。通常用惠斯顿电桥方法来测量，如图3—2所示。电阻构成电桥的四个桥壁。在对角节点AC上接上电桥工作电压正，另一对角点BD为电桥输出端，输出端电压Ueo。当四个桥臂上电阻值满足一定关系时，电桥输出电压为零，此时，称电桥平衡。由电工原理可知，电桥的平衡条件为 (3-4) 若电桥的四个桥臂为粘贴在构件上的四个应变 片，其初始电阻都相等，即R1 ,R2 ,R3和R4构件受力前，电桥保持平衡，即U BD。构件受力后，应变片各自受到应变后分别有微小电阻 变化ΔR1 ,ΔR2 ,ΔR3和ΔR4这时，电桥的输出电压将有增量ΔU BD，即

电阻应变仪

3 电阻应变仪 1．电阻应变仪的组成 电阻应变仪是把电阻应变量测系统中放大与指示（记录、显示）部分组合在一起的量测仪器，主要由振荡器、量测电路、放大器、相敏检波器和电源等部分组成，把应变计输出的信号进行转换、放大、检波以及指示或记录。 2．电阻应变仪的原理 电阻应变仪的测量原理是通过惠斯登电桥 ，将微小电阻变化转变为电压或电流变化，惠斯登电桥是由4个电阻1R 、2R 、3R 和4R 组成，如图所示，4个电阻构成电桥的4个桥臂。根据电工学原理，在电桥的B 、D 端输出电压为BD U 与电桥的A 、C 端的输入电压AC U 的关系为： ()() 42314 231R R R R R R R R U U AC BD ++-= （ 8） 当4个电桥的电阻满足式3.2.9时，电桥的输出电压为零。这种状态称为平衡状态。 3 4 21R R R R = （ 9） 假设初始状态为平衡状态，受力后桥臂电阻分别有微小的电阻增量1R ?、 2R ?、3R ?和4R ?，这时电桥输出电压的增量BD U ?为 BD U ?＝AC U R R R R R R R R R R R R R R R R ???????-?++?-?+））（（）（44332 434322 1 122121() （ 10） 图 6 惠斯登电桥 R 1 R 2 R 4 R 3 B A C B U AC U

4．测量电路 根据桥臂上受试验对象的应变变化而改变的电阻应变片（工作应变片）的数量，测量方式主要有：全桥电路、半桥电路和1/4桥电路。 （1）全桥电路 全桥电路就是在量测桥的四个桥臂上全部接入工作应变片，其中相邻臂上的工作片兼作温度补偿片，现假定选取的四个桥臂应变片的阻值都相等（全等臂电桥），即1R ＝2R ＝3R ＝4R ＝R ，且每个应变片的灵敏系数K 也相同，则上式变为： BD U ?＝ ） （4 4 332211ΔΔΔΔ4R R R R R R R R U AC -+-＝)(4K 4321εεεε-+-AC U （ 11） （2）半桥电路 半桥电路是由两个工作片和两个固定电阻组成，则 BD U ?＝ ） （22 114R R R R U AC ?-?＝)(4 K 21εε-AC U （ 12） （3）1/4桥电路 1/4桥电路常用于量测应力场里的单个应变，即只有1R 变化，而2R 、3R 和4 R 不变化，则 BD U ?＝ 4AC U 1 1 R R ?＝14K εAC U （ 13） 5．多点测量线路 进行实际测量时，一个测点显然是不可取的，因而要求应变仪具有多个测量桥，这样就可以进行多测点的测量工作。多点测量线路主要有工作肢转换法和中线转换法。工作肢转换法每次只切换工作片，温度补偿片为公用片；中线转换法每次同时切换工作片和补偿片，通过转换开关自动切换测点而形成测量桥。 6．温度补偿 由于环境温度变化的影响，通过应变片的感受，可引起电阻应变仪指示部分的示值变动，这种变动称为温度效应。而电阻丝通常为镍铬合金丝，温度变动1℃，将产生相当于钢材应力为14.7N/mm 2的示值变动，这一量不能忽视，必须设法加以消除。消除温度效应的方法称为温度补偿。温度补偿可采用温度补偿片

应变片的工作原理

应变片的工作原理 将应变片贴在被测定物上,使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。应变片就是应用这个原理,通过测量电阻的变化而对应变进行测定。一般应变片的敏感栅使用的是铜铬合金,其电阻变化率为常数，与应变成正比例关系。 即ΔR/R=K×ε 在这里R：应变片的原电阻值Ω ΔR:伸长或压缩所引起的电阻变化Ω K:比例常数(应变片常数） ε：应变 不同的金属材料有不同的比例常数K.铜铬合金的K值约为2.这样，应变的测量就通过应变片转换为对电阻变化的测量。但是由于应变是相当微小的变化，所以产生的电阻变化也是极其微小的。例如我们来计算1000×10?6的应变产生的电阻的变化。应变片的电阻值一般来说是120 欧姆，即 ΔR/120=2×1000×10—6 ΔR=120×2×1000×10?6= 0.24Ω 电阻变化率为ΔR/R=0.24/120=0。002→0.2％ 要精确地测量这么微小的电阻变化是非常困难的，一般的电阻计无法达到要求。为了对这种微小电阻变化进行测量，我们使用带有韦斯通电桥回路的专用应变测量仪。应变片本身的追随能力可以达到数百kHz，通过组合的测定装置可以对冲击现象进行测量。行驶中的车辆，飞行中的飞机等各部位的变动应力可以通过应变片和测定装置进行初步的测量。 测量电路：惠斯通电桥 惠斯通电桥适用于检测电阻的微小变化，应变片的电阻变化也可以用这个电路来测量。如图5 所示，惠斯通电桥由四个电阻组合而成。

图5 图6 如果R1 =R2 =R3 =R4 或R1×R2=R3×R4 则无论输入多大电压,输出电压e总为0，这种状态称为平衡状态。如果平衡被破坏，就会产生与电阻变化相对应的输出电压。如图6 所示，将这个电路中的R1 用应变片相连，有应变产生时，记应变片电阻的变化量为ΔR，则输出电压e的计算公式如下所示。 e=(1/4)*（ΔR/R）*E即e=(1/4)*K＊ε＊E 上式中除了ε 均为已知量，所以如果测出电桥的输出电压就可以计算出应变的大小。上例电路中只联入了一枚应变片，所以称为单一应变片法(1/4桥）。除此之外，还有双应变片半桥法及四应变片全桥法。 如图7 所示,在电桥中联入了四枚应变片（全桥）。四应变片法是桥路的四边全部联入应变片，在一般的应变测量中不经常使用，但常用于应变片式的变换器中。如图7 所示，当四条边上的应变片的电阻分别引起如R1+ΔR1，R2+ΔR2，R3+ΔR3，R4+ΔR4 的变化时 若四枚应变片完全相同,比例常数为K，且应变分别为ε1,ε2，ε3,ε4。则上面的式子可写成下面的形式。 也就是说，应变测量时，邻臂上的应变相减,对臂上的应变相加。

应变电测法和电阻应变仪的使用方法

应变电测法和电阻应变仪的使用方法 电阻应变仪是电测实验应力分析中,通过粘贴于结构构件上的应变计测量构件应变的专用仪器。实验室当前使用的两种型号的电阻应变仪均是自动平衡的数字应变仪，单台应变仪一批次最多可以接入12枚粘贴于构件上的应变计,俗称有12个测量通道。 在材料力学实验中有9项实验分别用到电阻应变仪，它们是弯曲正应力实验；电测法测扭转切变模量G实验；扭弯组合变形主应力测定和内力素分离实验；压杆临界压力测定实验；动应力和冲击应力实验；4项创新实验：两种不同材料组成的胶接叠梁实验，预应力提高结构承载能力实验；构件在内压、弯曲、轴力联合作用下E，μ测定和内力分离实验；双肢压杆实验。因此要求同学能正确掌握电阻应变仪的接线（组桥）和使用方法，它对高质量完成实验是非常重要的。 使用电阻应变仪进行电测应力分析实验的几点共性的规定 1、实验室所有电测构件上应变计的引线均用不同颜色的导线以区分应变计的贴 片位置和方向，在把它们接到电阻应变仪不同通道（有1，2，3…12共12 个通道）接线排上时，一定要记录该通道所测应变是代表哪一点哪一方向的应变。 2、在进行静态多点应变测量（加一级载荷同时测量2个测点以上的应变）时， 所有测点测量片的两根引线均接到应变仪不同通道接线排上的A,B接线柱上，温度补偿片单独接到应变仪最左边无测点通道号的公共补偿接线柱上。 3、多点应变测量接线时应遵循由上而下，同一高度的两枚应变计则先前而后， 有环轴向应变计的先环向后轴向的原则，分别按顺序接到应变仪的1，2 (12) 通道上。这样便于在测量过程中及时进行比较及时纠正错误。 4、单点应变测量时，随便接到哪一个通道均可，测量片接A,B桥臂，补偿片接 B,C桥臂。 5、粘贴于不同教学构件上的应变计灵敏系数可能不同，测量前均要对使用的应 变仪进行灵敏系数设定（设定方法见应变仪具体介绍）。 6、所有接上应变计导线的接线柱必须拧紧，测量过程中不允许拉动导线，因是 电阻变化转变成应变的测量，任何松懈的接线和测量中拉动导线都会引起接触电阻的变化，造成应变读数的变动。 应变电测实验过程中的注意事项 （1）所有应变电测的教学试件上均有编号，并用标签标出试样尺寸，材料常数E，μ，应变计的灵敏系数k，以及载荷等有关参数，必需作记 录。 （2）实验数据必需经指导老师审查、签字并连同实验报告一起交回实验室。 （3）实验时不得用手及工具剥开应变计的密封胶。 （4）实验完毕应卸下导线，卸去载荷关闭加载台和应变仪的电源，并使实验现场恢复原状。

XL2102系列动态电阻应变仪使用方法(秦皇岛协力科技).

XL2102系列动态电阻应变仪一、概述 在研究结构或材料的应力时，不可避免的要使用到电阻应变仪。电阻应变仪是测量结构及材料在载荷作用下变形的应力分析仪器。使用应变仪将被测应变（一般几个微应变至几千微应变之间）转换成电阻率变化进行测量，最后用应变的标度显示出来。 应变仪按频率响应范围可分为静态应变仪、静动态应变仪、动态应变仪和超动态应变仪。其中静态电阻应变仪和动态电阻应变仪应用较多。 静态电阻应变仪用电学方法测量不随时间变化或变化极为缓慢的静态应变，测量应变频率范围10Hz 以内的静载应变。 动态电阻应变仪应用于测量随时间变化的动态应变, 其工作频率一般在10kHz 以下。 超动态电阻应变仪多应用于测量爆炸，高速冲击等瞬态应变测量, 其工作频率一般在10kHz 以上。 动静态电阻应变仪实质上还是一款静态应变仪，只是兼做较低频率的单点动态应变测量，测量应变一般是静态或频率在200Hz 以内的动态应变。 二、电阻应变仪基本工作原理 电阻应变片作为电阻应变仪使用的测量用敏感元件，本身就是一个电阻式传感器，以本身的电阻变化来反映需要测量的机械应变，然后通过应变仪以应变大小的电信号显示出来。 电阻应变仪的基本电路包括电桥电路、放大器、功率放大器、低通滤波器和稳压电源等电路。应变仪的功能：1）将应变片引进的相对电阻变化准确的变成电信号；2）将电信号进行放大；3）将放大后的电信号按应变量显示或指示出来。

动态应变仪电路组成及使用以我公司生产的XL2102系列动态电阻应变仪中XL2102A 动态电阻应变仪为例进行介绍。 动态应变仪由测量电桥、标定电路、放大器、滤波器等基本电路组成。 三、XL2102A 动态电阻应变仪介绍 3.1 XL2102A动态应变仪性能特点 XL 2102A型动态电阻应变仪采用MCU 控制桥路自动平衡，调零精度高，重复性好，可实现零点永久保存；四档直流供桥电压，测量范围宽、频响高。 XL2102A 型动态应变仪可广泛应用于土木工程、桥梁、机械结构的实验应力分析，结构及材料任意点变形的应力分析。配接压力、拉力、扭矩、位移和温度传感器，可对上述物理量进行测试。在材料研究、机械制造、水利工程、铁路运输、土木建筑及船舶制造等行业得到了广泛应用。 1. 数字化智能设计，操作简单，使用方便 2. 测量通道可选4、6、8路，多通道组合式铝合金框架结构 3. 按键自动平衡，精确调零，掉电后自动保持平衡值 4. 内置高精度放大器、A/D转换器等优选电路，工作稳定可靠 5. 测量电桥接线端子为台湾町洋公司出品，经久耐用，耐磨损 3.2 XL2102A动态应变仪结构组成 3.2.1 XL2102A动态应变仪系统组成 XL2102A 动态应变仪由测量电桥盒、标定电路、放大电路、低通滤波电路、桥路平衡电路、显示电路、过荷指示电路及供电电源等电路组成。