我們都知道應(yīng)變計(jì),給大家重點(diǎn)介紹一下應(yīng)變計(jì)的類型,一旦確定測(cè)量的應(yīng)變類型(軸向或彎曲)后,還要考慮敏感度、成本和其他操作條件。對(duì)于同一個(gè)應(yīng)變計(jì),改變電橋配置可以提高對(duì)應(yīng)變的敏感度。例如,全橋類型I配置的敏感度是1/4橋類型I的四倍。但是,全橋類型I要求比1/4橋類型I多3個(gè)應(yīng)變計(jì),而且需要訪問應(yīng)變計(jì)結(jié)構(gòu)的兩端。此外,全橋應(yīng)變計(jì)比半橋和1/4橋應(yīng)變計(jì)的價(jià)格也高很多。下面我們一起來了解一下不同類型的應(yīng)變計(jì),如不受安裝場(chǎng)所限制,可使用較寬的柵格改善散熱并提高應(yīng)變計(jì)穩(wěn)定性。但如果測(cè)試樣本包含垂直于應(yīng)變主坐標(biāo)軸的高應(yīng)變梯度,可考慮使用較窄的格網(wǎng),將剪應(yīng)變和泊松應(yīng)變作用帶來的誤差降至較低。應(yīng)變計(jì)粘貼是整個(gè)貼片過程中關(guān)鍵的步驟,對(duì)測(cè)試精度有一定影響。混凝土應(yīng)變計(jì)量程
半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì),將半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)安裝在被測(cè)構(gòu)件上,在構(gòu)件承受載荷而產(chǎn)生應(yīng)變時(shí),其電阻將發(fā)生變化。半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)就是以這種壓阻效應(yīng)作為理論基礎(chǔ)的,其敏感柵由鍺或硅等半導(dǎo)體材料制成。這種應(yīng)變計(jì)可分為體型和擴(kuò)散型兩種。前者的敏感柵由單晶硅或鍺等半導(dǎo)體經(jīng)切片和腐蝕等方法制成,后者的敏感柵則是將雜質(zhì)擴(kuò)散在半導(dǎo)體材料中制成的。半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是靈敏系數(shù)大,機(jī)械滯后和蠕變小,頻率響應(yīng)高;缺點(diǎn)是電阻溫度系數(shù)大,靈敏系數(shù)隨溫度而有名變化,應(yīng)變和電阻之間的線性關(guān)系范圍小。正確選擇半導(dǎo)體材料和改進(jìn)生產(chǎn)工藝,這些缺點(diǎn)可望得到克服。半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)多用于測(cè)量小的應(yīng)變(10-1微應(yīng)變到數(shù)百微應(yīng)變),已普遍用于應(yīng)變測(cè)量和制造各種類型的傳感器(見電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器)。埋入式應(yīng)變計(jì)價(jià)格應(yīng)變計(jì)(有時(shí)稱為應(yīng)變片)是電阻隨作用力變化的傳感器。
應(yīng)變計(jì)選擇考量因素,應(yīng)變計(jì)長度。應(yīng)變計(jì)模式中的應(yīng)變計(jì)數(shù)量。應(yīng)變計(jì)模式中的應(yīng)變計(jì)排列。柵極電阻。應(yīng)變靈敏合金。載體材料。應(yīng)變計(jì)寬度。焊片類型。焊片配置??捎眯?。振弦式應(yīng)變計(jì)工作原理,當(dāng)結(jié)構(gòu)物受力或因溫度變化發(fā)生伸縮變形時(shí),與結(jié)構(gòu)物剛性固連的應(yīng)變計(jì)產(chǎn)生同步變形,通過前、后端座傳遞給振弦使其產(chǎn)生應(yīng)力變化,從而改變振弦的固有振動(dòng)頻率。激勵(lì)與信號(hào)拾取裝置激勵(lì)振弦使其發(fā)生諧振,同時(shí)拾取其振動(dòng)頻率信號(hào),此信號(hào)經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置,即可測(cè)出被測(cè)結(jié)構(gòu)物的伸縮改變量,此改變量與儀器標(biāo)稱長度的比值即為應(yīng)變量。
應(yīng)變計(jì)性能測(cè)試(主要針對(duì)傳感器):(1)加載性能測(cè)試,傳感器裝夾準(zhǔn)確,無松動(dòng)現(xiàn)象。加載點(diǎn)準(zhǔn)確,無移位,好是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)加載。加載儀器自動(dòng)加載,測(cè)試儀器采用自動(dòng)巡檢方式,減少人為因素的影響。線路連接完好,無接觸不良、虛焊等現(xiàn)象。(2)溫度性能測(cè)試,模擬環(huán)境的溫度設(shè)備控溫精度要高,符合傳感器測(cè)試要求,無溫度梯度、瞬變等現(xiàn)象。根據(jù)傳感器體積大小確定保溫時(shí)間,必須使被測(cè)傳感器內(nèi)部溫度均勻、恒定,達(dá)到要求的溫度值,避免在傳感器彈性體內(nèi)部產(chǎn)生溫度臺(tái)階。濕熱條件下的測(cè)試,必須使周圍環(huán)境的溫度、濕度達(dá)到規(guī)定的要求。(3)環(huán)境要求,室內(nèi)環(huán)境條件必須達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求,減少環(huán)境對(duì)傳感器的影響。振弦式應(yīng)變計(jì)可測(cè)量鋼或混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)變,測(cè)量值用于計(jì)算結(jié)構(gòu)荷載或應(yīng)力。
電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù),貼在構(gòu)件上的電阻應(yīng)變片,由于構(gòu)件產(chǎn)生應(yīng)變。應(yīng)變片產(chǎn)生了微小的電阻變化。電阻變化率(△R/R)與應(yīng)變(ε=△L/L)之比稱為應(yīng)變片的靈敏系數(shù)(K)。根據(jù)推導(dǎo),電阻絲單絲的靈敏系數(shù)KS主要與電阻絲材料的波桑比有關(guān),因而為一常數(shù)。通常所用的柵狀電阻絲應(yīng)變片,由于電阻應(yīng)變片兩端的阻絲有圓弧彎轉(zhuǎn)部分,所以不僅沿電阻絲方向的應(yīng)變能使應(yīng)變片產(chǎn)生電阻變化,而垂直于電阻絲方向的應(yīng)變亦使應(yīng)變片產(chǎn)生部分電阻變化。這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變片的橫向效應(yīng)。因此應(yīng)變片的靈敏系數(shù)與電阻絲單絲的靈敏系數(shù)有所不同,但仍接近于常數(shù)。金屬箔式應(yīng)變計(jì),箔式應(yīng)變計(jì)的敏感柵是用厚度為0.002~0.005毫米的銅鎳合金或鎳鉻合金的金屬箔。濟(jì)南多向應(yīng)變計(jì)
絲式應(yīng)變計(jì),這種應(yīng)變計(jì)的敏感柵較常用的有絲繞式和短接線式兩種?;炷翍?yīng)變計(jì)量程
應(yīng)變計(jì)的電阻值,應(yīng)變計(jì)電阻值的選擇,一般根據(jù)測(cè)試儀器對(duì)應(yīng)變電阻值和測(cè)量應(yīng)變靈敏度的要求,以及測(cè)試條件等而定。例如,應(yīng)力分析測(cè)試常用的電阻應(yīng)變儀通常是按應(yīng)變計(jì)電阻值為120+5Ω進(jìn)行設(shè)計(jì)的,因此,應(yīng)力分析測(cè)試時(shí),普遍選用電阻值為120Ω的應(yīng)變計(jì)。而傳感器上通常選用高電阻值(如350Ω、500Ω、1000Ω,甚至5000Ω)的應(yīng)變計(jì),因?yàn)檫@樣可以提高其穩(wěn)定性或輸出靈敏度。有時(shí)為了減少應(yīng)變計(jì)引線和連接導(dǎo)線的電阻對(duì)應(yīng)變計(jì)應(yīng)變靈敏度的衰減作用,或?yàn)榱颂岣邉?dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量的信噪比,也選用高電阻值的應(yīng)變計(jì)?;炷翍?yīng)變計(jì)量程