第5章電阻應變計§5-1應變及其測量

§5-2電阻應變計的工作原理及構造

§5-3電阻應變計的分類

§5-4電阻應變計的工作特性

§5-5電阻應變計的粘貼和防護

一、線應變定義

若線段Δx的變形為Δu，則平均線應變一點的線應變二、線應變測定

測量方法：用線段Δx上的平均線應變代替Δx中點的應變?！?-1應變及其測量1、應變計直接測量構件的應變。電阻應變計應變儀2、引伸計直接測量變形機械引伸計光學引伸計電學引伸計類型平均應變應變函數中點應變平均應變誤差三、應變測量精度測量誤差與應變計標距有關金屬絲的電阻用對數形式表示，并微分得

式中對圓截面一、電阻應變計的工作原理§5-2電阻應變計的工作原理及構造Ks——稱為金屬絲的應變靈敏系數在一定范圍內，對特定材料和加工方法，電阻變化率與其應變之間成線性關系（如康銅等）。二、電阻應變計的構造

電阻應變計由敏感柵、基底、覆蓋層、粘接劑、引出線組成。1、敏感柵

敏感柵由金屬絲（或金屬箔）制作而成，其作用是將被測構件的表面應變轉化為電阻變化量。敏感柵材料應具備的特性：（1）靈敏系數Ks大，且在較大范圍內保持不變。（2）電阻率高。（3）電阻溫度系數小且在較大范圍內穩(wěn)定。（4）彈性極限高于被測構件彈性極限。（5）易于加工成絲或箔。Fe55.5,Ni36,Cr8,Mo0.5Pt92,W8Pt80~90,Ir10~20Pt100Ni74,Cr20,Al3,Fe3Ni80,Cr20Cu55,Ni45成分%主要用于動態(tài)應變測量3000.843.6鐵鎳鉻合金2270.683.5鉑鎢8500.326鉑銥貴金屬及合金主要用于高溫應變測量39000.09~0.114~6鉑常用于高精度應變測量和制作傳感器±201.24~1.422.4~2.6卡瑪適于動態(tài)應變和制作小應變計100~1301.0~1.12.1~2.3鎳鉻鎳鉻合金用于常、中溫靜載及大應變測量±200.45~0.521.9~2.1康銅銅鎳合金備注電阻溫度系數10-6/°C電阻率Wmm2/m靈敏系數牌號或名稱材料名稱敏感柵常用材料的物理性能2、基底

基底的作用是將敏感柵和引出線定位，并保證敏感柵與構件之間的絕緣電阻?；撞牧蠎獫M足的特性：（1）厚度小，機械強度高，可撓性好。（2）與粘接劑粘合能力強。（3）抗潮濕，絕緣性能好。（4）熱穩(wěn)定性好。

（5）無機械滯后。（6）稍透明，便于觀察應變計安裝。常用基底：紙基、膠膜和玻璃纖維布3、覆蓋層用于保護敏感柵，常采用和基底相同材料。4、粘結劑將敏感柵固結與基底和覆蓋層之間。5、引出線從敏感柵引出電信號的金屬絲或金屬箔帶。一、按敏感柵制造工藝分類1、絲式應變計絲繞式

優(yōu)點：工藝簡單，價格便宜，對溫度無限制。

缺點：橫向效應大，尺寸較大（不能小于2mm）。短接式

優(yōu)點：橫向效應小。

缺點：不耐疲勞，不適宜高溫。§5-3電阻應變計的分類2、箔式應變計制作尺寸準確，分散度小，可用于小應變計（柵長小于0.2mm）。橫向效應小.應變傳遞更準確，散熱性能好。蠕變、機械滯后小，疲勞壽命高。應變極限高。二、按敏感柵結構分類1、單軸應變計用于測量單向應力。2、平行軸（同軸）多柵應變計用于測量應力分布。3、多軸應變計（應變花）用于測量平面應力狀態(tài)。三、按敏感柵標距分類1、小應變計L＜2mm的應變計

。適用于均質材料、應力梯度大的區(qū)域。2、大應變計

L＞30mm的應變計。適用于非均質材料，要求L≥4d（d為骨料直徑）3、普通應變計2≤L≤30mm的應變計，用于均質材料、應力梯度不大的區(qū)域。L四、按使用溫度分類

1、常溫應變計：工作溫度范圍-30°~60°C2、中溫應變計：最高溫度在60°~300°C范圍3、高溫應變計：最高溫度高于300°C4、低溫應變計：最低溫度低于-30°C210.6±%室溫下橫向效應105106107疲勞壽命室溫下疲勞壽命362413±%/100°C±%工作溫度內平均變化1度對平均分散靈敏系數的溫度系數8×1031042×104mm/m室溫下應變極限1032×103104MW室溫下絕緣電阻420021001.560mm/mC-1±m(xù)m/m平均熱輸出系數對平均熱輸出的分散熱輸出1053mm/m室溫下一小時蠕變853mm/m室溫下機械滯后321±%對平均值的分散靈敏系數2.00.81.50.51.00.3±%±%對標稱值的偏差對平均值的允差應變計電阻CBA級別說明工作特性用于應變分析的應變計單項技術指標（GB/T13992-2010）（P.84

）（單柵）一、應變計電阻（R）

應變計在未安裝、不受外力，且在室溫情況下測定的電阻值。推薦電阻可用60W，120W，350W，600W，100W。常用120W?！?-4應變計的工作特性二、靈敏系數（K）1、定義

在單向應力狀態(tài)點，將應變計軸向沿非零應力方向粘貼，則——應變計的靈敏系數2、測定方法CDE裝置為純彎梁（或等強度梁），保證測點是單向應力材料力學θfllRRθCDECDE應變儀可測DR/R，撓度計可測ex

撓度計應變計3、K值的確定抽樣法確定，樣本應變計分別貼在梁上、下兩側，雙向等幅加載，分別記錄，重復三次。若用應變儀測量

靈敏系數

—同一應變計三次受拉、受壓時應變儀讀數與應變儀初讀數之差的平均值

單只應變計靈敏系數

—梁受拉、受壓時表面應變絕對值的平均值

三、機械滯后（Z）已安裝應變計，在恒定溫度時，增加和減少機械應變過程中，同一機械應變下指示應變的差值Z。指示應變真實應變Z標定機械滯后裝置與標定靈敏系數裝置相同，反復加卸載三次，取其中絕對值最大的作為單只應變計的機械滯后量。樣本平均值為整批應變計的機械滯后。四、蠕變（q）已安裝應變計在某一恒定的機械應變作用下，且溫度不變時，指示應變隨時間變化的現象稱為蠕變。減小機械滯后的措施：（1）采用高質量的應變計；（2）固化完全；（3）在正式測量前，預先加、卸載3～5次。五、橫向效應系數（H）1、定義單向應變狀態(tài)下，應變計的橫向靈敏系數Ky與軸向靈敏系數Kx之比。xy——應變計的橫向效應系數FyR1x2、橫向效應系數的測定FR2標定時，在y方向粘貼被測應變計，另在x向粘貼兩枚以上的應變計作為標示應變計。單只應變計橫向效應系數—單只應變計加卸載三次應變讀數差的平均值

—全部標示應變計加卸載三次應變讀數差的總平均值

六、靈敏系數的溫度系數（）

反映應變計在工作范圍，靈敏系數隨溫度變化的規(guī)律。每100度靈敏系數變化率七、熱輸出（et）已安裝于構件上的應變計，由于構件和應變計溫度變化，而產生的應變計輸出值。八、漂移（P）

已安裝應變計在溫度恒定、試件不受力條件下，指示應變隨時間的變化。九、絕緣電