典型的金屬箔應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變通常是由外力或內(nèi)力引起的。力、壓力、力矩、熱量和材料結(jié)構(gòu)的變化都可能引起應(yīng)變。當(dāng)特定條件滿足時(shí),可通過實(shí)測(cè)應(yīng)變計(jì)算影響因素的定量程度或物理值。該方法廣泛應(yīng)用于應(yīng)力試驗(yàn)分析中。應(yīng)力實(shí)驗(yàn)分析是利用在試件或結(jié)構(gòu)件表面測(cè)得的應(yīng)變值來表達(dá)材料的內(nèi)應(yīng)力,預(yù)測(cè)材料的安全性和耐久性。更專業(yè)的變送器可用于測(cè)量力或其他衍生物理量,如運(yùn)動(dòng)、壓力、加速度、位移和振動(dòng)。這種類型的變送器通常由一個(gè)與應(yīng)變計(jì)相連的壓敏膜片組成。應(yīng)變計(jì)在加載狀態(tài)下的輸出應(yīng)變是敏感柵區(qū)域的平均應(yīng)變。鄭州高可靠性應(yīng)變計(jì)輸出方式
應(yīng)變計(jì)敏感柵材料和基底材料的選擇:60℃以內(nèi)、長時(shí)間、較應(yīng)變量在1000μm/m以下的應(yīng)變測(cè)量,一般選用以康銅合金或卡瑪合金箔為敏感柵、改性酚醛或聚酰亞胺為基底的應(yīng)變計(jì)(BE、ZF、BA及日用衡器類應(yīng)變計(jì)系列);150℃以內(nèi)的應(yīng)變測(cè)量,一般選用以康銅、卡瑪合金箔為敏感柵、聚酰亞胺為基底的應(yīng)變計(jì)(BA系列);60℃以內(nèi)高精度傳感器常用以康銅合金或卡瑪合金箔為敏感柵、改性酚醛為基底的應(yīng)變計(jì)(BF、ZF系列)。應(yīng)變計(jì)敏感柵結(jié)構(gòu)型式的選擇:測(cè)量未知主應(yīng)力方向試件的應(yīng)變或測(cè)量剪應(yīng)變時(shí)選用多軸應(yīng)變計(jì),前者可用三軸互相夾角為45°,或60°,或120°等的應(yīng)變計(jì),后者用夾角為90°的二軸應(yīng)變計(jì);測(cè)量已知主應(yīng)力方向試件的應(yīng)變時(shí),可選用單軸應(yīng)變計(jì);用于壓力傳感器的應(yīng)變計(jì)可選用圓形敏感柵的多軸應(yīng)變計(jì);測(cè)量應(yīng)力分布時(shí),可選用排列成串或成行的5~10個(gè)敏感柵的多軸應(yīng)變計(jì)。沈陽混凝土應(yīng)變計(jì)廠家應(yīng)變計(jì)將力、壓力、張力、重量等物理量轉(zhuǎn)化為電阻的變化,從而測(cè)量這些物理量。
特殊的應(yīng)變計(jì):1.疲勞壽命計(jì),疲勞壽命計(jì)的敏感柵是由經(jīng)過退火處理的康銅箔制成,夾在兩層浸過環(huán)氧樹脂的玻璃纖維布中間形成。當(dāng)應(yīng)變計(jì)粘貼在承受交變載荷的構(gòu)件上時(shí),應(yīng)變計(jì)絲柵在交變載荷作用下發(fā)生冷作硬化,而使電阻發(fā)生變化,電阻變化值與交變應(yīng)力的大小、循環(huán)次數(shù)成比例,通常可用實(shí)驗(yàn)方法來建立經(jīng)驗(yàn)公式。使用時(shí)可由電阻變化來推算交變應(yīng)變的大小及循環(huán)次數(shù),從而預(yù)測(cè)構(gòu)件的疲勞壽命。2.大應(yīng)變量應(yīng)變計(jì),用于量測(cè)5~應(yīng)變或超彈性范圍應(yīng)變用的,如圖2-10。為避免絲柵與粗引線間的應(yīng)力集中,中間采用細(xì)引線過渡。箔式應(yīng)變計(jì)的引線應(yīng)彎成弧形,然后再焊接,敏感柵是由經(jīng)過獲得大變形及退火處理的康銅制成,基底可用浸過增塑劑的紙(應(yīng)變5~12%)或聚蹴亞胺(應(yīng)變20%),粘結(jié)劑可用環(huán)氧樹脂,聚氨脂填加增塑劑制成。這種應(yīng)變計(jì)受壓時(shí)敏感柵會(huì)發(fā)生軸向屈曲,故承受的拉應(yīng)變遠(yuǎn)大于壓應(yīng)變。因此,當(dāng)用于交變應(yīng)變量測(cè)時(shí),量測(cè)范圍不應(yīng)超過容許的壓應(yīng)變界限。
電阻應(yīng)變計(jì)的種類很多,分類的方法也很多。根據(jù)許用的工作溫度范圍可分為常溫、中溫、高溫及低溫應(yīng)變計(jì)。1)高溫應(yīng)變計(jì)350oC以上;2)中溫應(yīng)變計(jì)60~350oC;3)常溫應(yīng)變計(jì)-30~60oC;4)低溫應(yīng)變計(jì)-30oC以下。根據(jù)基底材料可分為:紙基、膠膜基底(縮醛膠基、酚醛基、環(huán)氧基、聚酯基、聚稀亞胺基等)、玻璃纖維增強(qiáng)基底、金屬基底及臨時(shí)基底等。根據(jù)安裝方式可分為粘貼式、焊接式和噴涂式三類。根據(jù)敏感柵材料可分為金屬、半導(dǎo)體及金屬或金屬氧化物漿料等三類:1)金屬應(yīng)變計(jì)包括絲式(絲繞式、短接式)應(yīng)變計(jì)、箔式應(yīng)變計(jì)和薄膜應(yīng)變計(jì);2)半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)包括體型半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)、擴(kuò)散型半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)和薄膜半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì);3)金屬或金屬氧化物漿料主要是制作厚膜應(yīng)變計(jì)。電阻應(yīng)變計(jì)是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。
電阻應(yīng)變片的溫度特性,應(yīng)變片中的電阻絲,不僅因應(yīng)變產(chǎn)生電阻變化,由于溫度變化也會(huì)引起電阻的變化,電橋產(chǎn)生與溫度成比例的輸出。這個(gè)現(xiàn)象叫熱輸出或稱溫度引起的零點(diǎn)漂移。所以在測(cè)量應(yīng)變時(shí)必須考慮溫度補(bǔ)償。鎳鉻絲應(yīng)變片如試驗(yàn)中工作片與補(bǔ)償片之間溫度相差1℃,就要200με。但康銅絲應(yīng)變片的溫度影響較小。還有由于試件和應(yīng)變片的線膨脹系數(shù)不同,電橋亦會(huì)產(chǎn)生熱輸出。目前,溫度補(bǔ)償一般是采用在電橋內(nèi)接溫度補(bǔ)償片的方法。溫度補(bǔ)償片貼在與試件相同材料但不受力的試件上。另外一種方法是采用溫度自補(bǔ)償片。在國內(nèi),這種溫度自補(bǔ)償片正在逐步推廣使用。對(duì)已安裝好的應(yīng)變計(jì)采取可靠實(shí)用的防護(hù)措施,是保證應(yīng)變計(jì)正常工作,提高測(cè)試精度的有效途徑。廣州表貼式應(yīng)變計(jì)參數(shù)
應(yīng)變計(jì)粘貼工藝方法,使用不同粘結(jié)劑粘貼應(yīng)變計(jì)的工藝是有差異的。鄭州高可靠性應(yīng)變計(jì)輸出方式
應(yīng)變計(jì)電阻,應(yīng)變計(jì)電阻是應(yīng)變計(jì)處于非應(yīng)變狀態(tài)時(shí)的電阻。通過傳感器廠商或相關(guān)文檔可獲取應(yīng)變計(jì)的額定應(yīng)變計(jì)電阻。商用應(yīng)變計(jì)較常見的額定電阻值為120Ω、350Ω和1,000Ω。使用較高的額定電阻可減少激勵(lì)電壓產(chǎn)生的熱量。較高的額定電阻還可減少溫度波動(dòng)引起電阻中導(dǎo)線變化而導(dǎo)致的信號(hào)變化。溫度補(bǔ)償,理想情況下,應(yīng)變計(jì)電阻應(yīng)只隨應(yīng)變而變化。但是,應(yīng)變計(jì)的電阻率和敏感度也隨溫度變化而變化,從而引起測(cè)量誤差。應(yīng)變計(jì)制造商通過處理應(yīng)變計(jì)材料,對(duì)應(yīng)變計(jì)所用樣本材料的熱膨脹進(jìn)行補(bǔ)償,從而達(dá)到較小化電阻率的目的。這些溫度補(bǔ)償電橋配置更能不受溫度影響。同時(shí)也可以考慮使用有助于補(bǔ)償溫度波動(dòng)影響的配置類型。鄭州高可靠性應(yīng)變計(jì)輸出方式