应变仪-力学实验教学中心-重庆交通大学.ppt

应 变 电 测 技 术;应变（应力）测试方法;主要测试方法 应变电测法：应变计和应变仪（数据采集器） 位移法 振弦式应变计 光测法 光纤、光栅传感器;应变电测法主要优点 可制成应变式测力、位移、转角、 加速度传感器，设备一机多用 分辨率高，量程大，精度高 频率范围宽，动态响应好 尺寸小，可以测试应力集中；重量 轻，不影响对象工作性能 应变计成本低，容易实施多点测量;光测法 又称光测弹性力学法，简称光弹性法，是一种光学和力学结合进 行应力分析的实验技术，适用模型材料有环氧树脂、有机玻璃等 光测法优点 全场测量，可以了解结构受力全貌、应力集中、接触应力等 灵敏度高 直观，如显示应力云图，有利研究结构应力集中、缺陷等问题 可以进行无损检测 可以进行三维应力分析;应变机械测量法;振弦式应变计;电阻应变计应变测试原理;应变电测设备与信号流程;应变电测设备与信号流程;基于电阻应变效应 导体或半导体在机械变形时（伸长或缩短），其电阻值随变形而 发生变化，这一物理现象称为“电阻应变效应” 可以用下式表示： 应变电测信号转换 应变计粘贴在结构表面上 结构变形，根据电阻应变效应，应变计电阻值发生变化 通过应变仪测量电桥，将电阻变化信号进行放大处理 应变仪显示与电阻变化成正比的应变值 电阻应变效应 的推导 K值的含义：反映应变计电阻应变效应显著程度的指标 厂方提供，也可自行标定。金属应变计K=2.0~2.5,半导体约为50;应变计组成 由敏感丝栅、基地、覆盖层、引出线组成，其中敏感丝栅为感知 器件，通常用康铜合金制成 敏感丝栅 作 用：敏感元件，将应变转换为电阻变化 常用材料：金属，如康铜合金，半导体温度系数大，应用不多 工 艺：丝式盘绕（已淘汰），照相光刻（箔式，目前常用）;基底 作用：固定敏感元件，并使敏感丝栅与构件绝缘 材料：胶基（强度高，散热较差），纸基（强度底，散热较好） 要求：一定的强度、化学性能问题、电绝缘效果好 引出线：用于焊接应变计与应变仪的连线电缆 覆盖层：固定敏感丝栅形状，防止应变计机械损伤;电阻应变计分类;小标距(3mm)应变片测局部受力、应力集中;各类电阻应变计;电阻应变计工作特性;电阻应变计的选用;应变仪主要指标 通道数 量程 计算功能 监测功能 应变仪作用 应变计专用配套仪器、信号转换放大、桥路组合、多点巡回 测量。分动态和静态应变仪两者种 应变仪的组成 多点接线装置 测量电桥 放大线路 软件系统 ;测量电桥 作用：将电阻变化转化为电压，便于放大和处理，根据需 要进行桥路组合 应变仪测量电桥 应变仪测点接驳装置 ;测量电桥及输出特性 应变片将应变转换为电阻变化 电桥将各桥臂电阻变化转化为电压 应变仪输出与应变成正比信号 测量电桥的输出特性 相邻桥臂符号相反，输出呈相减性；相对桥臂符号相同，输出 呈相加性 电桥平衡条件 满足R1/R4=R2/R3，即R1*R3=R2*R4时，ΔU=0, ε=0 ;桥路组合方式(以等截面矩型悬臂梁为例) 1/4桥接法 R1外接应变片， R2 、R3、R4机内电阻 ;全桥 R1、R2 、R3、R4均为外接应变片 R1 R3 P R2 R4 全桥 ε显示= 4ε实际 ;电阻应变计和应变仪的应用技术;应变计粘贴示意图; 钢筋应变片布置 砼表面应变片布置;温度补偿技术 温度补偿目的 消除温度变化对应变测试结果的影响 式中：α丝——应变片温度系数 Δt——温度变化值 β构——构件线膨胀系数 β丝——构件线膨胀系数 K——应变片灵敏系数 补偿原理 用测量电桥的输出的加、减特性，抵偿温度影响 补偿方法 专用温度补偿片 工作片互补 ;1/2桥专用温度片补偿接法图例;应变仪主要操作内容 测试线缆连接以及接桥（桥路组合） 测试参数设置：灵敏系数、桥路模式、换算系数、计算功能 调零（平衡） 加载测试 卸载测试;应变测试的误差控制 贴片质量有保证 仪器性能良好 测试参数设置正确 回路接触电阻稳定 连接线缆布