KC04040204-m04學習輔導-電阻應變片的粘貼技術.

1、電阻應變片的粘貼技術 一、實驗目的 1. 初步掌握常溫用電阻應變片的粘貼技術。 2為后續(xù)電阻應變測量的實驗做好在試件上粘貼應變片、接線、防潮、檢查等準 備工作。 二、實驗設備和器材 1. 常溫用電阻應變片，每小組一包 20枚。 2. 數(shù)字式萬用表。 3.502粘結(jié)劑（氰基丙烯酸酯粘結(jié)劑）。 4. 電烙鐵、鑷子、鐵沙紙等工具。 5. 等強度梁試件，溫度補償塊。 6. 丙酮、藥棉等清洗器材。 7. 防潮用硅膠。 8. 測量導線若干。 三、實驗方法和步驟 1. 選片：在確定采用那種類型的應變計后，用肉眼或放大鏡檢查絲柵是否平行， 有否霉點、銹點、用數(shù)字式萬用表測量各應變片電阻值， 選擇電阻值差在土

2、0 . 5 歐姆內(nèi)的810枚應變片供粘貼用。 2. 測點表面的清潔處理：為使應變計與被測試件貼得牢，對測點表面要進行清潔處 理。首先把測點表面用砂輪，銼刀或砂紙打磨；使測點表面平整并使表面光潔度 達6。然后用棉花球蘸丙酮擦洗表面的油污，到棉花球不黑為止。然后用劃針 在測片位置處劃出應變計的座標線。 打磨好的表面，如暫時不貼片，可涂以凡士 林等防止氧化。 如果測量對象為混凝土構(gòu)件，則須用噴漿方法把表面墊平。然后同樣進行表 面打磨清洗等工作。此外，在貼片部位，還得先涂一層隔潮層 ，可采用環(huán)氧樹脂 膠或用鋁箔紙，應變計就貼于隔潮底層上。 3. 貼片：在測點位置和應變計的底基面上，涂上薄薄一層膠水，一

3、手捏住應變片 引出線，把應變計軸線對準座標線，上面蓋一層聚乙烯塑料膜作為隔層，用手指 在應變計的長度方向滾壓，擠出片下汽泡和多余的膠水，直到應變計與被測物緊 密粘合為止。手指保持不動約1分鐘后再放開，注意按住時不要使應變片移動， 輕輕掀開薄膜檢查有無氣泡、翹曲、脫膠等現(xiàn)象，否則需重貼。注意粘結(jié)劑不要 用得過多或過少，過多則膠層太厚影響應變片性能，過少則粘結(jié)不牢不能準確傳 遞應變。 防雋利應宣廿 引線昴線 試件 圖30-1 應變計的保護 4. 干燥處理：應變計粘貼好后應有足夠的粘結(jié)強度以保證與試件共同變形。此 外，應變計和試件間應有一定的絕緣度，以保證應變讀數(shù)的穩(wěn)定。為此，在貼好 片后就需要進行

4、干燥處理，處理方法可以是自然干燥或人工干燥。如氣溫在20 C 以上，相對濕度在55 %左右時用502膠水粘貼，采用自然干燥即可。人工干燥 可用紅外線燈或電吹風進行加熱干燥， 烘烤時應適當控制距離，注意應變計的溫 度不得超過其允許的最高工作溫度，以防應變計底基烘焦損壞。 5接線：應變計和應變儀之間用導線連接。需根據(jù)環(huán)境與試驗的要求選用導線。 通常靜應變測定用雙蕊多股平行線。 在有強電磁干擾及動應變測量時，需用屏蔽 線。焊接導線前，先用萬用電表檢查導線有否斷路， 然后在每根導線的兩端貼上 同樣的號碼標簽，避免測點多時造成差錯。在應變計引出線下，貼上膠帶紙，以 免應變計引出線與被測試件（如被測試件是

5、導電體的話）接觸造成短路。然后把導 線與應變計引線焊接在一起，焊接時注意防止假焊。焊完后用萬用電表在導線另 一端檢查是否接通。 為防止在導線被拉動時應變計引出線被拉壞， 可使用接線端子，接線端子相當 于接線柱，使用時先用膠水把它粘在應變計引出線前端 ，然后把應變計引出線及 導線分別焊于接線端子的兩端，以保護應變計，如圖 30-1所示。 6.防潮處理，為避免膠層吸收空氣中的水份而降低絕緣電阻值，應在應變計接好 線并且絕緣電阻達到要求后，立即對應變計進行防潮處理。防潮處理應根據(jù)試驗 的要求和環(huán)境采用不同的防潮材料。常用的簡易的防潮劑可用703、704硅膠。 四實驗報告 1簡述貼片、接線、檢查等主要

6、實驗步驟。 2. 畫布線圖和編號圖。 一、應變計的選擇 1、1/4 橋 ，儀器調(diào)零困難。同時也受溫度的影響，用手握住導線的變化就能有 100 2根線的1/4橋：長的引線會引入電阻導致電橋不平衡，6m長的導線導 致電橋不平衡量為29000以上。 ，儀器調(diào)零容易。也不受導線溫度的影響。3根線的1/4橋：6m長 的導線導致電橋不平衡量為400 2、應變計的長度選擇：要基于應力的分布。 應變測量的是局部區(qū)域的平均，而非某點的微應變。當應力是線性分布， 應變計的長度無影響。 應力集中時，最好用非常小的應變計貼在應力集中處，應變計應比應力 集中點稍大一點。 各向異性材料（如混凝土、碳纖維復合材料等），用長

7、應變計在較大區(qū) 域得到平均值。 3、應變片樣式 單向應變計：需要知道主應力方向； T型應變計： 也需要知道主應力方向； 二片應變花: 不知道主應力方向時，可隨意貼，通過計算可得出最大最 小主應力和方向 剪切式應變計：用于剪切和扭轉(zhuǎn)。 4、應變計電阻選擇 常用的有120 Q、 350和1000 Qo 電阻 120 Q 350 Q 優(yōu)點 應變計尺寸小 電流低，發(fā)熱功率低 成本稍低 可大電壓激勵，信號噪聲小 疲勞壽命更佳 導線的電阻影響更小 電池供電更長 5、激勵電壓 適當提高激勵電壓可提高測量的信噪比。但激勵電壓太高時，流過應變計的電流 會發(fā)熱，導致應變計電阻變化而產(chǎn)生熱輸出。 以下情況可使用高的

8、激勵電壓: 大應變片，散熱好; 大阻值應變片（小電流，發(fā)熱功率小） 容易散熱的材料（如鋁材料，可用10V的激勵電壓） 、應變計的安裝過程 以下的安裝過程是在研討會上進行演示， 并實際動手照此程序進行操作。它是以 VMM公司的產(chǎn)品為基礎的，具有一定的參考意義。 1、去污劑CSM-2噴到紗布上，擦測試零件，去除油污。 2、用320GRIT的砂紙，在粘貼面來回打磨12次。白紙墊在零件下面。 3、在貼應變片處涂ConditionerA 調(diào)節(jié)劑，再用320GRIT的砂紙，在測量面來 回打磨12次。將紗布疊成小塊在表面朝一個方向擦一次，再用另一塊紗布朝相 反方向擦一次，扔掉紗布。換一張白紙。 4、在貼應變

9、片處涂ConditionerA 調(diào)節(jié)劑，用400GRIT的砂紙，在測量面來回 打磨12次。將紗布疊成小塊在表面朝一個方向擦一次，再用另一塊紗布朝相反 方向擦一次，扔掉紗布。換一張白紙。 5、用鉛筆、直尺劃出貼應變片的位置。 6、在貼應變片處涂ConditionerA 調(diào)節(jié)劑，用棉簽擦掉鉛筆劃的線，將紗布疊 成小塊在表面朝一個方向擦一次。 7、在貼應變片處涂Conditioner5A 中和劑，達到合適的酸堿度，用棉簽擦拭， 將紗布疊成小塊在表面朝一個方向擦一次，再用另一塊紗布朝相反方向擦一次， 扔掉紗布。換一張白紙。 8、 處理應變計的盒子用Conditioner5A 中和劑滴幾滴，用紗布擦干凈

10、。中和劑 倒在紗布上，將鑷子擦干凈。 9、取出應變計，用膠布將導線固定在盒子上。去掉應變計的塑料夾子，用透明 膠布將應變計和導線粘在一起，去掉固定導線的膠紙。用透明膠帶將應變計對準 粘貼位置貼上，注意導線方向。 10、 用較小的角度揭開膠帶超過中線1cm，將快干劑涂在應變計背后，晾干 1min。 11、 將膠涂在膠帶下面，用紗布將膠向應變計方向擠出，用拇指壓住1min。松 開手指后再晾1mi n. 12、用紙膠帶將導線固定再零件上，并寫上相應的信息：應變計的型號和靈敏 系數(shù)等。 13、 將透明膠帶以0角度由應變片向?qū)Ь€方向揭開。在應變計和導線上涂M Coat A的保護層。 14、用應變計安裝測

11、試儀1300檢查安裝質(zhì)量。要求絕緣電阻大于10kM Q 0引言 焊接技術越來越多的應用于生產(chǎn)生活的各個方面，已經(jīng)成為現(xiàn)代制造的重要 方法。然而隨著焊接技術的發(fā)展，人們對于焊接成型過程中精細控制要求越來越 高。焊縫中的應力狀況決定著隨后工件的使用壽命， 但國內(nèi)對于焊縫內(nèi)部應力分 布情況討論的不是很清楚，在理論上也存在著各種分歧。對于掌握焊縫中應力分 布，甚至是焊縫成型過程應力實時變化顯得十分重要。 Q390鋼材在建筑中剛剛開始應用，綜合力學性能好，焊接性、冷、熱加工 性能和耐蝕性能較好，但在焊接大型構(gòu)件時卻發(fā)生過焊縫斷裂的案例，在確定 Q390能否作為大型鋼架的材料的過程中，分析其焊縫應力是一切

12、研究討論的基 礎。盲孔法測應力是一種常用的應力分析方法，操作簡便，技術成熟。但在實際 試驗中，應變片容易損壞，影響試驗進度。查閱相關文獻時，對應變片的粘貼、 引線連接的討論較少，實驗誤差也會因為其中的微小差別而變大。 理論分析和實 驗結(jié)果還有一定的差距，這都需要我們靜下心來細細拆解琢磨， 確定一系列比較 安全、規(guī)范的操作細節(jié)。本文將結(jié)合實際盲孔法測應力實驗出現(xiàn)的若干狀況，討 論和分析應變片的選取、處理、粘貼和引線連接方法。 1 、盲孔法測應力中電阻應變片的選擇及預處理 在盲孔法測應力的過程中，失敗往往在應變片。應變片本身脆、薄，稍不注 意就會折斷。在做實驗的過程中，需要不斷地用歐姆表測試其電阻

13、， 保證應變片 良好有效。在挑選應變片就要格外細心，若在試驗后期發(fā)現(xiàn)問題，整個實驗基本 前功盡棄，需要把應變片拿小刀刮去，再用丙酮擦拭，重新貼片。 1.1應變片的選擇 市面上銷售的應變片種類繁多，在實驗之前應根據(jù)實驗的特點與需要選擇具 備與之匹配特性及結(jié)構(gòu)的應變片。常用金屬應變片的具有如下特性： 1.1.1靈敏系數(shù) 靈敏系數(shù)是應變片粘貼于試樣表面，當有與其軸線方向平行的單向應力作用 其上時，應變片阻值的相對變化與試樣表面上應變片粘貼區(qū)域軸向應變之比。由 于應變柵具有橫向效應與基片層變形傳遞失真的原因，電阻應變片的靈敏系數(shù)k 恒小于電阻絲的靈敏度k ； 1.1.2橫向效應 無論是絲繞式、短接式還

14、是箔片式應變片，其內(nèi)部應變柵均有若干縱橫交叉 連接的金屬絲或箔片組成。當應變片軸向受拉應力并產(chǎn)生應變式，軸向金屬絲或 箔的電阻將增加，但在垂直于軸向方向上的微段金屬絲或箔產(chǎn)生負的壓應變，按 泊松關系，該段電阻減小。所以，同樣長度的金屬絲或箔制成應變片后，在相同 的相對應變下靈敏系數(shù)降低。 1.1.3零漂和蠕變 應變片粘貼在試樣表面之后，在溫度保持恒定切不加載應變的情況下， 其電 阻隨時間變化而變化的特性，稱為應變片的零漂。而在溫度保持恒定，使其承受 恒定的機械應變，其電阻值隨時間而變化的特性，稱為應變片的蠕變。 1.1.4機械滯后 應變片粘貼于試樣上之后，在恒定溫度下，其電阻變化率相對應變的加

15、載曲 線與卸載曲線不重合1。加載特性曲線與卸載特性曲線的最大差值成為應變片 的滯后。 1.1.5最大工作電流和絕緣電阻 最大工作電流是指允許通過應變片而不影響其正常工作的電流最大值。使用 較大的工作電流時，輸出信號大，靈敏度高。但電流過大會使應變片本身過熱， 改變靈敏系數(shù)，增加零漂、蠕變，甚至燒毀應變片。絕緣電阻是指應變片的應變 柵與粘貼測試試樣之間的電阻值，一般要求在50-100M Q。絕緣層太薄，絕緣 電阻過低，會造成漏電從而產(chǎn)生測量誤差。而絕緣層太后，雖然防止漏電，卻會 減低應變片的靈敏系數(shù)，增加零漂與蠕變。 鑒于以上重要參數(shù)，在選擇應變片時應該考慮測試對象的絕緣性、應變釋放速度， 實驗

16、環(huán)境的溫度、濕度，實驗電路參的電流、接入方式數(shù)等綜合因素挑選應變片。 我們實驗的對象為箱式螺柱焊 Q390大厚板件切割試樣，實驗環(huán)境干燥，應變 釋放較慢，使用YJ-4501型靜態(tài)數(shù)字應變儀，因此選用了機械工業(yè)部鄭州機械 研究所TJ120-1.5- 1.5 型應變片。 1.2應變片的檢查 由于生產(chǎn)、運輸環(huán)節(jié)眾多，試驗中使用的應變片很可能存在不同程度質(zhì)量缺 陷或后期損壞。為了防止選用故障應變片而影響實驗進程或數(shù)據(jù)精度，在貼片前 對應變片進行檢查是十分必要的。 外觀檢查。首先觀察應變片整體外觀，符合要求的應變片外觀為正方形， 表 面平整且光滑，基片與覆蓋層貼合良好，沒有氣泡或開裂，六根引出線完整，長

17、 短一致，沒明顯折痕。其次，使用 5倍觀察應變片應變柵部分，金屬絲或箔應 該粗細均勻，相互平行，光潔無銹，沒有斷點，沒有搭接。最后進行電阻測試， 使用高精度數(shù)字萬用表測量每一組應變柵引出的兩根引出線之間的電阻值，即每 一組應變柵的原本阻值與導線的電阻之和。就我們使用的TJ120-1.5- 1.5型應 變片而言，每組應變柵的組織應該為 120 Q,誤差范圍土 0.1 Q2。 1.3粘貼表面預處理 粘貼表面的質(zhì)量對于應變片粘貼的效果有很大影響， 進而影響到對于表面應 變測量的準確性，因此這也是十分重要的一步。對于應變片粘貼表面的要求為清 潔、平整、有細小的網(wǎng)狀紋路，這樣可以保證膠水的自由滲透與應變

18、片粘貼強度。 1.3.1表面粗清 由于試樣表面常常有氧化層，油污，附著物等，使用砂紙手工去除效率低， 故推薦使用砂輪機進行粗清。使用手持砂輪機配合除銹鋼絲輪，在粘貼應變片處 打磨去表面污物，再換至80目細砂輪繼續(xù)打磨，直至表面平整，光滑，無凹凸， Ra3.2 6.43。打磨表面面積約為約為應變片面積 8-9倍。 1.3.2表面清洗 在計劃貼應變片處使用100目金相砂紙沿圓形路線，正反方向交替打磨， 磨去砂輪機打磨留下的較深的不規(guī)則紋路。再垂直、水平的雙向交叉打磨，形成 細膩的，可見的網(wǎng)狀紋路。這樣的紋路有利于在粘貼應變片時膠水可以更好的浸 潤、滲透進粘合面，進而提高粘合強度。細清面積約為應變片

19、面積的3-4倍。 1.3.3劃定位線 如果應變片粘貼方向與預定方向產(chǎn)生偏差，最終結(jié)算結(jié)果會有較大誤差，因 此事先劃定定位線是不可忽略的環(huán)節(jié)。使用直角鋼尺與劃針在預計粘貼應變片處 劃出相互垂直的定位線。其中一條與焊縫縱向平行，另一條則與之垂直。劃線完 畢后使用100目金相砂紙打磨劃線部位的毛刺，直至平滑光潔3。 1.3.4劃線后清潔 由于之前的打磨會產(chǎn)生細小的金屬粉末，因此最后應該使用脫脂棉球蘸取丙 酮進行擦洗。擦洗順序由中心到四周，尤其注意劃線凹槽內(nèi)的金屬粉末。 擦洗過 程中根據(jù)情況更換棉球，交替擦洗方向。直至棉球上不再有黑色痕跡為止。 經(jīng)過 清潔的試樣表面凈值30秒丙酮即可揮發(fā)完畢，之后切勿

20、用手觸摸，保持清潔， 并在盡量短的時間內(nèi)完成貼片過程4。 2、應變片的粘貼 應變片的粘貼是保證應變片與試樣保持同步應變的關鍵步驟，要求粘貼準 確、牢固。粘貼時先將六條引出線向應變片粘貼面的反方向彎曲，減少引出線被 膠水粘貼在試樣表面的可能性。左手大拇指與食指捏住45度引出的一組引出 線，用中指指腹拖住應變片，保持穩(wěn)定，應變片粘貼面朝向右斜上方。右手向粘 貼面上涂抹502膠。 涂膠時，膠水出口朝向斜下方，但角度不可過大，防止膠水過量。在擠出少于正 常使用時一滴膠水時，將膠水滴靠上應變片粘貼面，之后右手將502膠置于桌 上，由同組人員迅速蓋上，防止固化。涂上膠水之后，左手翻轉(zhuǎn)，將粘貼面朝下 貼于事

21、先打磨的預定位置之上。迅速的雙手按住應變片對角，調(diào)節(jié)應變片位置與 方向，使應變片透明部分的方位線與定位線相重合。取一片玻璃紙，覆蓋在應變 片上，右手食指按在其上，輕輕施加壓力，使膠水充滿應變片與試樣的間隙。5-6 秒后，右手食指指肚在玻璃紙上滾動，將多余的膠水與氣泡從邊上擠出。 單向滾 壓兩至三次后再在垂直方向上進行滾壓，確保應變片與試樣貼合緊密，無氣泡。 滾壓的時候要注意手指不要移動應變片的位置， 且避免將引出線按下去被膠水粘 合。反復滾壓15s左后，換一張玻璃紙，并用大拇指用力按住，保持40s，就 可以保證應變片粘貼牢固。之后還需要在室溫下固化24小時。 3、應變片引線的連接方法 由于電阻

22、應變片的六根引線十分纖細，在貼片過程中極易弄斷。如果連接不 到位，接頭微弱的變化電阻都會影響測量出的應變值，從而影響實驗精度。在實 際連接中既要保證電阻應變片的六根引線連接緊密，又要避免六根引線之間短 路，還要給鉆頭夾具留出空位。因此如何連接應變片六根細引線以保證盲孔法測 應力實驗數(shù)據(jù)的準確性就顯得尤為重要。 常用金屬導線有單股銅芯線、7股銅芯線和19股銅芯線，但由于電阻應變 片的六根導線只是單根銅引線，所以連接時需要用單股銅芯線，以盡量減小連接 難度和實驗誤差。 3.1以PCB板為載體的錫焊方法 事先裁取三塊小塊PCB板，保證PCB板上至少有兩條獨立的金屬線，對 應應變片上三組應變絲。將準備

23、好的單股銅芯線、裁減下的PCB板、電阻應變 片的六根導線分別用酒精擦拭。在實驗臺上，先將單股銅芯線按在PCB板上， 用錫焊方法連接。不能長時間加熱，否則焊點的結(jié)合層超過合適的厚度引起焊點 性能劣化，而且切忌烙鐵頭離電阻應變片太近以免燒壞應變片的基片，在保證焊 料潤濕導線的前提下，時間越短越好。 在單股銅芯線和PCB板連接緊固之后，用電表測試應變片阻值，在確定均在120 歐左右后準備將PCB板與電阻應變片的六根引線連接。由于應變片此時已經(jīng)貼 在試件上，在與PCB板連接時就先要保證六根引線不能折斷甚至是把應變片扯 壞。如果試件很小置于工作臺上，則需將 PCB板用透明膠帶預固定在試件上， 待連接結(jié)束

24、后清除掉。在焊接引線和 PCB板時注意防止虛焊，每焊一根引線后 都要檢測應變片，以防損壞。如果在大型鋼結(jié)構(gòu)上測試，應變片貼在斜面甚至是 垂直面，在放置PCB板時盡量用寬膠帶，在和引線焊接后不要清除膠帶，保證 PCB板能固定在試件上但又不需引線承受來歷，以此保證應變片的正常工作。 試件上的膠帶如果粘貼過多會影響應變片的形變應變的釋放，影響實驗精 度。使用PCB板作為載體可以大大減少試件上膠帶粘貼數(shù)量，保證試件上干凈 整潔，比較美觀。但缺點也是顯而易見的，錫焊連接很容易產(chǎn)生虛焊，而且要防 止電烙鐵的高溫破壞應變片，對操作者要求很高。每次錫焊焊點大小不易控制， 對焊點微小電阻的差別引起的誤差難以消除，最終實驗結(jié)果難以保證。在對比不 同實驗方法的數(shù)據(jù)，用PCB板做實驗所得數(shù)據(jù)跳動較大。 3.2直接與單股銅芯線線的絞接法連接 先將單股銅芯線端部3-5cm 的漆皮削去，再用砂紙輕輕打磨，最終酒精擦 拭備用。在交接之前，先大致將線路布置一下，防止六根引線交接后相互疊加。 雙手分別捏住銅芯線和引線，將兩線端 X相交，傾斜角度約為45度