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0431-81702023
光学工程
电阻应变片特性介绍

1.应变片的灵敏系数 

应变片的灵敏轴线指的是应变片的纵轴线。在使用应变片时,总是把应变片的灵敏轴线平行于试件的最大的主应变方向。此时应变片可获得最大的电阻变化。应变片的灵敏系数k就是这样测试出来的。 

2.横向效应和横向灵敏度(transverse sensitjvity) 

金属丝应变片的横向效应表现得最为典型,当金属线材受单向拉力时,线材的任一微段的应变都是相同的。由于每段都受到同样大小的拉应力,其应变也相同,故线材总电阻的增加值为各微段电阻增量之和。但线材弯折成栅状制成应变片后,如也接应变片的灵敏轴向施以拉力,则直线段部分的电阻丝仍产生沿轴向的拉应变,其电阻是增加的,问题在于各圆弧段。由于沿x方向拉伸,除有沿x方向产生的应变外,还有在与x方向相垂直的y方向产生压缩应变e,,使圆弧段截面积增大,电阻值减小。敏感栅的电阻虽然总的表现为增加,但因存在各圆弧段电阻值减小的影响,故应变片的灵敏系数要比同样长度单纯受轴向力时的灵敏系数为小。这种因弯折处应变的变化使灵敏系数减小的现象称之为应变片的横向效应。 

3.应变片的应变极限(straIn limit) 

它是由应变特性曲线的非线性决定的。特性曲线随真实应变增加而出现弯曲,指示应变偏离要求的直线特性(虚线所示)而产生非线性误差,当这种非线性误差达到规定值时所对应的真实应变,即为应变片的应变极限。 

4.机械滞后(mechanical hysteresis) 

对于已安装好的应变片,在一定温度下,其△R/R(∈指)与的加载特性与卸载特性不重合,因此在同一真实应变值下,其对应的△R/R(∈指)值不一致,这个加卸载差值称为应变片的滞后值。产生的原因主要是敏感栅材料、基底和粘合剂在承受机械应变以后所留下的残余变形引起的。因此,要选用性能良好的粘合剂与基底材料,敏感栅材料(如金属丝或金属箔)要经过适当的热处理,这样可以减少应变片的机械滞后。为了减小新做的应变片的滞后,最好在正式测量前对试件或结构进行二次以上的加卸载循环测量。 

5.最高工作频率 

因为在动态测量时,应变是以应变渡的形式在材料中传播的,它的传播速度与声波相同(对钢材V =5000 m/s),因此应变片要反映应变的变化是需要经过一定时间的。不难理解应变片的最高工作频率与应变片线栅的长度(或称基长)有关。以钢材为例,其不同基长的应变片的最高工作频率。 

6.应变片电阻值 

应变片在未经安装也不受外力情况下,于室温时测得的电阻值,是使用应变片时应知道的一个特性参数。目前国内应变片电阻系列尚无统一标准,习惯上选用60、120、200,350、500、1000欧姆,其中以120的为最常用。电阻值大,可以加大应变片承受的电压,因此输出信号可以加大。 

7.最大工作电流 

它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,应变片输出信号就大,因而灵敏度高。但过大的工作电流会使应变片本身过热,使灵敏系数变化,零漂和蠕变增加,甚至把应变片烧毁。通常允许电流值在静态测量时约取25mA左右,动态测量时可高一些,箔式应变片可取更大一些。 

8.零漂和蠕变 

对于已安装好的应变片,在一定温度下,不承受机械应变时,其指示应变随时间而变化的特性,称为该应变片的零漂(strain gauge zero shift)。 

如果在一定温度下,使其承受一恒定的机械应变时,指示应变随时间变化的特性,称为应变片的蠕变(strain gauge creep)。 

这两个指标都是衡量应变片特性对时间的稳定性的,对于长时间测量的应变片才有意义。实际上,蠕变中已包含零漂,因为零漂是不加载的情况,它是加载情况的特例。 

9.电阻应变片的温度特性 

把应变片粘贴在自由膨胀的试件上,使试件不受任何外力的作用,此时如果环境温度发生变化,应变片的电阻值将随之发生变化。在测量中,应变片电阻随温度变化的现象必然造成误差,称这种误差为应变片的温度误差。 

尤其值得注意的是,电阻应变片由温度引起的电阻变化与试件应变引起的电阻变化几乎具有相同的数量级,所以必须采取相应的补偿措施,以便测量能正常进行。 

由于环境温度改变引起应变片电阻变化的原因有两个:一是应变片的金属敏感栅电阻本身随温度变化;二是因试件材料和敏感栅材料的线膨胀系数不同而造成应变片的附加变形使得电阻变化。


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