应变片的主要参数ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,0,应变片的主要参数,1.,应变片电阻值（,R,0,）,电阻应变片的电阻值为,60,、,120,、,350,，,500,和,1000,等多种规格，以,120,最为常用。,应变片的电阻值越大，允许的工作电压就大，传感器的输出电压也大，相应地应变片的尺寸也要增大，在条件许可的情况下，应尽量选用高阻值应变片。,应变片的主要参数1.应变片电阻值（R0）电阻应变片的电阻值为,1,2.,绝缘电阻,(,敏感栅与基底间电阻值：要求,10,10,欧姆；,K,为金属应变片的灵敏系数。注意，,K,是在试件受一维应力作用，应变片的轴向与主应力方向一致，且试件材料的泊松比为,0.285,的钢材时测得的。测量结果表明，应变片的灵敏系数,K,恒小于线材的灵敏系数,K,S,。原因：胶层传递变形失真，横向效应也是一个不可忽视的因素。,3.,应变片的灵敏系数（,K,）,金属应变丝的电阻相对变化与它所感受的应变之间具有线性关系，用灵敏度系数,K,S,表示。当金属丝做成应变片后，其电阻,应变特性，与,金属单丝情况不同,。因此，须用实验方法对应变片的电阻,应变特性重新测定。实验表明，,金属应变片的电阻相对变化与应变,在很宽的范围内均为线性关系。即,2.绝缘电阻(敏感栅与基底间电阻值：要求1010欧姆；,2,4.,机械滞后,应变片粘贴在被测试件上，当温度恒定时，其加载特性与卸载特性不重合，即为,机械滞后,。,产生原因：应变片在承受机械应变后，其内部会产生残余变形，使敏感栅电阻发生少量不可逆变化；在制造或粘贴应变片时，如果敏感栅受到不适当的变形或者粘结剂固化不充分。,1,机械应变,卸载,加载,指示应变,i,应变片的机械滞后,机械滞后值还与应变片所承受的应变量有关，加载时的机械应变愈大，卸载时的滞后也愈大。所以，通常在实验之前应将试件预先加、卸载若干次，以减少因机械滞后所产生的实验误差。,4.机械滞后 应变片粘贴在被测试件上，当温度恒定时，其,3,对于粘贴好的应变片，当温度恒定时，不承受应变时，其电阻值随时间增加而变化的特性，称为应变片的,零点漂移。,产生原因,：,敏感栅通电后的温度效应；应变片的内应力逐渐变化；粘结剂固化不充分等。,5.,零漂和蠕变,如果在一定温度下，使应变片承受恒定的机械应变，其电阻值随时间增加而变化的特性称为,蠕变,。一般蠕,变,的方向与原应变量的方向相反。,产生原因,：,由于胶层之间发生,“,滑动,”,，使力传到敏感栅的应变量逐渐减少。,这是两项衡量应变片特性对时间稳定性的指标，在长时间测量中其意义更为突出。实际上，蠕变中包含零漂，它是一个特例。,对于粘贴好的应变片，当温度恒定时，不承受应变时，其电阻值随,4,6.,应变极限、疲劳寿命,在一定温度下，应变片的指示应变对测试值的真实应变的相对误差不超过规定范围（一般为,10%,）时的最大真实应变值。在图中，真实应变是由于工作温度变化或承受机械载荷，在被测试件内产生应力,(,包括机械应力和热应力,),时所引起的表面应变。,lim,真实应变,z,指示应变,i,10%,1,主要因素：粘结剂和基底材料传递变形的性能及应变片的安装质量。制造与安装应变片时，应选用抗剪强度较高的粘结剂和基底材料。基底和粘结剂的厚度不宜过大，并应经过适当的固化处理，才能获得较高的应变极限。,6.应变极限、疲劳寿命 在一定温度下，应变片的指示应变对测,5,疲劳寿命,指对已粘贴好的应变片，在恒定幅值的交变力作用下，,可以连续工作而不产生疲劳损坏的循环次数。,7.,允许电流：静态,25mA,动态：,75,100mA,；,8.,横向效应,(,transverse effect,),如图，若将应变片粘贴在单向拉伸试件上，这时各直线段上的金属丝只感受沿其轴向拉应变,x,，故其各微段电阻都将增加，但在圆弧段上，沿各微段轴向,(,即微段圆弧的切向,),的应变却并非是,x,。所产生的电阻变化与直线段上同长微段的不一样，在,=90,的,微弧段处最为明显。由于单向位伸时，除了沿轴向,(,水平方向,),产生拉应变外，按泊松关系同时在垂直方向上产生负的压应变,y,（,=,x,），因此该段上的电阻不仅不增加，反而是减少的。,疲劳寿命指对已粘贴好的应变片，在恒定幅值的交变力作用下，7.,6,而在圆弧的其他各微段上，其轴向感受的应变是由,+,x,变化到,y,的，因此圆弧段部分的电阻变化，显然将小于其同样长度沿轴向安放的金属丝的电阻变化。由此可见，将直的金属丝绕成敏感栅后，虽然长度相同，但应变状态不同，应变片敏感栅的电阻变化较直的金属丝小，因此灵敏系数有所降低，这种现象称为应变片的,横向效应。,应变片的横向效应表明，当实际使用应变片的条件与标定灵敏度系数,K,时的条件不同时，由于横向效应的影响，实际,K,值要改变，由此可能产生较大测量误差。为了减小横向效应的影响，一般多采用箔式应变片。,而在圆弧的其他各微段上，其轴向感受的应变是由+x变化到,7,9.,动态响应特性,当被测应变值随时间变化的频率很高时，需考虑应变片的动态特性。因应变片基底和粘贴胶层很薄，构件的应变波传到应变片的时间很短,(,估计约,0.2s),，故只需考虑应变沿应变片轴向传播时的动态响应。,设一频率为,f,的,正弦应变波,在构件中以速度,v,沿应变片栅长方向传播，在某一瞬时,t,，应变量沿构件分布如图所示。,0,应变片,1,l,x,t,x,9.动态响应特性 当被测应变值随时间变化的频率很高时，需考虑,8,设应变波波长为,，则有,= v /f,。应变片栅长为,l,，瞬时,t,时应变波沿构件分布为,应变片中点的应变为,x,t,为,t,瞬时应变片中点的坐标。应变片测得的应变为栅长,l,范围内的平均应变,m,，其数值等于,l,范围内应变波曲线下的面积除以,l,，即,设应变波波长为，则有= v /f。应变片栅长为l,9,平均应变,m,与中点应变,0,相对误差,为,由上式可见，相对误差,的大小只决定于 的比值，表中给出了为,1/10,和,1/20,时,的数值。,（,%,）,1.62,0.52,误差,的计算结果,1/20,1/10,平均应变m与中点应变0相对误差为由上式可见，相对,10,由表可知，应变片栅长与正弦应变波的波长之比愈小，相对误差,愈小。当选中的应变片栅长为应变波长的（,1/10-1/20,）时，,将小于,2%,。,因为,式中,应变波在试件中的传播速度；,f,应变片的可测频率。,取 ，则,若已知应变波在某材料内传播速度,，由上式可计算出栅长为,L,的应变片粘贴在某种材料上的可测动态应变最高频率。,由表可知，应变片栅长与正弦应变波的波长之比愈小，相对误差愈,11,基长,l,0,（,mm,）,1 2 3 5 10 15 20,最高工作频率（,KHz),250 125 83.3 50 25 16.6 12.5,下表为钢材，,v,=5000m/s,20,的计算结果,（,a,）阶跃输入信号 （,b,）理论输出信号 （,c,）实际输出信号,t,k,= 0.8,l,/,v,可测最高频率,(,误差,11/e,),为,f,=0.35/t,k,=0.44,v/l,对阶跃输入应变的响应,基长l0 （mm） 1,12,