共和电业

应变片入门

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请接着阅读下面的内容,挑战测试吧!

Chapter 1 
什么是应变片

应变是指材料受到外力后,伸长或缩短的形变量。通过电信号检测出这种应变的传感元件就是应变片。汽车,飞机,铁路,船舶等各种运输设备,超高层建筑,桥梁,发电设备等土木建筑构造物存在着各种大小,形状,材质。知晓这些构造物的强度,并确保这些构造物,设备在严酷的条件下使用时,也具备足够的强度,估算这些构造物的强度是必不可少的。
为了实现新的设计,并且尽可能减轻材料重量,以及选择最合适的材料,确保强度与安全性两者并重的最佳设计,对应力值的把握是必不可缺的。近年来虽然推行使用电脑做应力分析的方法,在设计领域中也有所导入,但使用应变片实验来检测应力在现阶段仍然是普遍使用的最实用方法。

应变 = 材料伸长或压缩的相对变形

应变 = 材料伸长或压缩的相对变形

Chapter 2 
应变片的原理

金属的形状改变后电阻也随之改变,应变片即是利用了此电阻的变化
通常金属的电阻大小与横截面积成反比,与长度成正比。 拉伸金属线后,由于横截面积变小,长度增加,所以电阻变大。 同理,压缩金属线后,电阻变小。金属的拉伸与压缩与电阻的变化,有一定的系数关系。在想要测量应变的材料上粘贴金属丝,金属丝便随着构造物的伸长或缩短,测量其电阻值的变化就能测量材料,构造物的伸缩状况,即能够求出应变。

对想知道其应变量的被测物粘贴应变片,通过检测应变片的电阻,转化成电压后进行放大
因为必须使应变片随着被测物体一起拉伸或压缩,所以必须使用专用的粘合剂粘贴。为了正确的测量应变片的电阻变化,需要构成电桥电路,把电阻变化转换成电压变化进行测量。 该电压的大小仅为μ(微)V级别,因此通常需要应变放大器放大到5000~10000倍。

Bridge circuit

Chapter 3 
选择应变片

共和电业的应变片,从型号上有以下规律,便于用户能够更容易地直接从型号上判断是否适合使用目的和使用环境。选择适合测量物体和使用目的的应变片种类及长度。

KFGS
型号名称 型号名称

 -

2
应变片长 (mm) 应变片长 (mm)

-

120
电阻值 (Ω)  电阻值 (Ω) 

-

C1
应变片样式 应变片样式

-

11
合适线膨胀系数 合适线膨胀系数

   

L1M3R
导线的种类及长度 导线的种类及长度

型号名称

应变片长 (mm)

电阻值 (Ω)

应变片样式

适用线膨胀系数

导线的种类及长度

Chapter 4 
粘贴应变片

为了获得好的数据,需要在被测物体上正确地粘贴应变片。粘贴时,选择适合被测物体材料和测量条件的粘合剂也是极为重要的。在常温环境下粘贴通用应变片KFGS进行一般应力测量时,通常多使用瞬间粘合剂CC-33A。 因为硬化时间短,粘贴的操作性好,粘贴完约一小时后,即可测量。

应变片的粘结方法与防潮处理的范例

Chapter 5 
选择测量仪器

共和电业的应变片可以测量从静态应变到碰撞时产生的数十万赫兹的应变。因此选择符合测量目的的放大器,数据记录器十分必要。

Selecting Measuring InstrumentsSelecting Measuring Instruments

随时间变化缓慢,几乎不发生变化的应变叫做[静态应变],快速变化的应变称之为[动态应变]。 但是,[静态应变]和[动态应变]在界限上没有明确的定义。

Static strain

Dynamic strain

Chapter 6 
测量

应变片的输出和应变的关系
一般来说,如下图称之为惠斯通电桥,适合连接到检测微小电阻值变化的电路。
应变片的电阻值(R),由拉伸或压缩引起的电阻值变化为ΔR(Ω),应变ε可通过下面的算式求出。

Measuring Strain

Measuring Strain

上方算式中的K是固定的比例常数,称为应变率。共和电业的通用应变片KFGS,约为2。在电桥电路中施加的电压E,应变片电阻值R(Ω),由于拉伸或压缩产生的电阻值变化ΔR(Ω),输出电压e,可用过下面式子表述。

应变和应力的关系
一般来说很难直接知道物体或材料的应力,因此可通过测量伴随应力产生的应变,来求得应力。应力和应变在弹性域内成比例关系,即符合胡可定律。可通过应变片测量应变继而求得应力。 因此应力测量和应变测量常常作为用一个概念来使用。

The relations between strain and stress

The relations between strain and stress

像这样,在材料上施加力,并知道了横截面积,就可以通过计算求出应力。 但是多个构造物组合后,各个部件相互传递载重,负载条件和固定条件等复杂的情况下,就很难通过计算的到高精度的结果。因此为了机器的安全设计,不再通过计算求得应力值,在机器实际组装好的状态下,通过使用应变片的实验,计算实物的应力值。这种验证安全性的方法被广泛应用。
※因为【应变】是拉伸率(压缩率),是无纲量值,因此没有单位。 显示为非常小的值,一般为1×10-6(微μ)

Compression strain

Bending strain

来测试一下关于应变片基础的理解度吧。

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