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0431-81702023
光學工程
電阻應變片特性介紹

1.應變片的靈敏系數 

應變片的靈敏軸線指的是應變片的縱軸線。在使用應變片時,總是把應變片的靈敏軸線平行于試件的最大的主應變方向。此時應變片可獲得最大的電阻變化。應變片的靈敏系數k就是這樣測試出來的。 

2.橫向效應和橫向靈敏度(transverse sensitjvity) 

金屬絲應變片的橫向效應表現得最為典型,當金屬線材受單向拉力時,線材的任一微段的應變都是相同的。由于每段都受到同樣大小的拉應力,其應變也相同,故線材總電阻的增加值為各微段電阻增量之和。但線材彎折成柵狀制成應變片后,如也接應變片的靈敏軸向施以拉力,則直線段部分的電阻絲仍產生沿軸向的拉應變,其電阻是增加的,問題在于各圓弧段。由于沿x方向拉伸,除有沿x方向產生的應變外,還有在與x方向相垂直的y方向產生壓縮應變e,,使圓弧段截面積增大,電阻值減小。敏感柵的電阻雖然總的表現為增加,但因存在各圓弧段電阻值減小的影響,故應變片的靈敏系數要比同樣長度單純受軸向力時的靈敏系數為小。這種因彎折處應變的變化使靈敏系數減小的現象稱之為應變片的橫向效應。 

3.應變片的應變極限(straIn limit) 

它是由應變特性曲線的非線性決定的。特性曲線隨真實應變增加而出現彎曲,指示應變偏離要求的直線特性(虛線所示)而產生非線性誤差,當這種非線性誤差達到規定值時所對應的真實應變,即為應變片的應變極限。 

4.機械滯后(mechanical hysteresis) 

對于已安裝好的應變片,在一定溫度下,其△R/R(∈指)與的加載特性與卸載特性不重合,因此在同一真實應變值下,其對應的△R/R(∈指)值不一致,這個加卸載差值稱為應變片的滯后值。產生的原因主要是敏感柵材料、基底和粘合劑在承受機械應變以后所留下的殘余變形引起的。因此,要選用性能良好的粘合劑與基底材料,敏感柵材料(如金屬絲或金屬箔)要經過適當的熱處理,這樣可以減少應變片的機械滯后。為了減小新做的應變片的滯后,最好在正式測量前對試件或結構進行二次以上的加卸載循環測量。 

5.最高工作頻率 

因為在動態測量時,應變是以應變渡的形式在材料中傳播的,它的傳播速度與聲波相同(對鋼材V =5000 m/s),因此應變片要反映應變的變化是需要經過一定時間的。不難理解應變片的最高工作頻率與應變片線柵的長度(或稱基長)有關。以鋼材為例,其不同基長的應變片的最高工作頻率。 

6.應變片電阻值 

應變片在未經安裝也不受外力情況下,于室溫時測得的電阻值,是使用應變片時應知道的一個特性參數。目前國內應變片電阻系列尚無統一標準,習慣上選用60、120、200,350、500、1000歐姆,其中以120的為最常用。電阻值大,可以加大應變片承受的電壓,因此輸出信號可以加大。 

7.最大工作電流 

它是指允許通過應變片而不影響其工作的最大電流值。工作電流大,應變片輸出信號就大,因而靈敏度高。但過大的工作電流會使應變片本身過熱,使靈敏系數變化,零漂和蠕變增加,甚至把應變片燒毀。通常允許電流值在靜態測量時約取25mA左右,動態測量時可高一些,箔式應變片可取更大一些。 

8.零漂和蠕變 

對于已安裝好的應變片,在一定溫度下,不承受機械應變時,其指示應變隨時間而變化的特性,稱為該應變片的零漂(strain gauge zero shift)。 

如果在一定溫度下,使其承受一恒定的機械應變時,指示應變隨時間變化的特性,稱為應變片的蠕變(strain gauge creep)。 

這兩個指標都是衡量應變片特性對時間的穩定性的,對于長時間測量的應變片才有意義。實際上,蠕變中已包含零漂,因為零漂是不加載的情況,它是加載情況的特例。 

9.電阻應變片的溫度特性 

把應變片粘貼在自由膨脹的試件上,使試件不受任何外力的作用,此時如果環境溫度發生變化,應變片的電阻值將隨之發生變化。在測量中,應變片電阻隨溫度變化的現象必然造成誤差,稱這種誤差為應變片的溫度誤差。 

尤其值得注意的是,電阻應變片由溫度引起的電阻變化與試件應變引起的電阻變化幾乎具有相同的數量級,所以必須采取相應的補償措施,以便測量能正常進行。 

由于環境溫度改變引起應變片電阻變化的原因有兩個:一是應變片的金屬敏感柵電阻本身隨溫度變化;二是因試件材料和敏感柵材料的線膨脹系數不同而造成應變片的附加變形使得電阻變化。


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