過控--測試技術(shù)--電阻應(yīng)變片的粘貼和靈敏系數(shù)標(biāo)定

1、電阻應(yīng)變片的粘貼和靈敏系數(shù)標(biāo)定一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈶?yīng)變片的結(jié)構(gòu)；初步掌握電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)及其質(zhì)量檢查方法；了解掌握應(yīng)變式八角環(huán)測力儀的儀器原理及使用方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器CM-1A-20型數(shù)字靜態(tài)應(yīng)變儀三、實(shí)驗(yàn)原理1. 應(yīng)變式八角環(huán)測力儀原理應(yīng)變式八角環(huán)測力儀是采用八角環(huán)為彈性元件，在相應(yīng)的位置粘貼上電阻應(yīng)變片，然后把各片按規(guī)律連接成電橋而成。八角環(huán)彈性元件實(shí)際上是由圓環(huán)演變而成，根據(jù)“材料力學(xué)”知識：一定壁厚的圓環(huán)，在單向徑向力（例如壓力）的作用下圓環(huán)各處的應(yīng)變不同（圖1），其中在與作用力成39.6°處應(yīng)變?yōu)榱?，此處稱為應(yīng)變結(jié)點(diǎn)。圖1 壁厚圓環(huán)不同應(yīng)變及應(yīng)變結(jié)點(diǎn) 圖2 應(yīng)變片在圓環(huán)上

2、的粘貼而在與作用力垂直的中心線上的外表面處為張（拉）應(yīng)力，而環(huán)的內(nèi)表面處為壓應(yīng)力。因此將應(yīng)變片R1R4牢固地粘貼在中心線上的內(nèi)外表面時（圖2）R1、R4受張應(yīng)力而R2、R3受壓應(yīng)力。因?yàn)閳A環(huán)不容易固定等原因，實(shí)際上常采用八角環(huán)代替。八角環(huán)在受純徑向力的作用時，應(yīng)變最大位置也在與徑向力垂直的水平線上。故應(yīng)變片的粘貼如圖3，其各片受力情況與園環(huán)相同。 圖3 八角環(huán)上應(yīng)變片的粘貼 圖4 應(yīng)變片的全橋聯(lián)接方式把彈性元件上貼的四片電阻片按全橋方式聯(lián)接（如圖4），根據(jù)電橋理論，當(dāng)電橋直流供電而R1·R3=R2·R4時，電橋 平衡的，當(dāng)彈性元件受力變形時貼在敏感部位的電阻片也應(yīng)相應(yīng)的引起

3、變形。此時R1= R2=R3=R4= R5且四臂的電阻變化大小相同方向?yàn)橄噜彉虮谙喾磿r，電橋的輸出。而由于電阻變化與彈性元件的敏感部件應(yīng)變相對應(yīng)，而在彈性元件的彈性范圍內(nèi)其受力后的應(yīng)變又正比于力的大小，因此電橋的輸出與受力的大小成比正。實(shí)際使用的國產(chǎn)應(yīng)變儀對電橋供電多為交流供電。故電橋?yàn)榻涣麟姌?，對于交流電橋其平衡條件為Z1Z3=Z2Z4（Z是各臂的復(fù)數(shù)的阻抗）。但其輸出仍然可以與直流電橋的分析相同，正比于作用力的大小。2. 電阻應(yīng)變片的布片、粘貼和連橋測力儀彈性元件的適當(dāng)部位貼上電阻片并將其連成橋路，是一項(xiàng)細(xì)致而重要的工作，它往往是測力儀能否正常工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。必須引起足夠的重視，一般步驟如

4、下：1應(yīng)變片準(zhǔn)備1）外觀檢查：檢查基底是否破損，敏感柵是否有銹斑，引線是否有折斷的危險，觀察敏感機(jī)是否排列整齊，是否有氣泡存在，如果上述條件不符合，則認(rèn)為該片不合格。2）阻值測量：測量電阻值，剔出斷路、短路者，保證同一組應(yīng)變片的阻值相差在±0.3歐范圍內(nèi)。2粘貼表面準(zhǔn)備為了使應(yīng)變片粘貼牢固，需對被貼表面進(jìn)行機(jī)械化學(xué)處理，處理范圍應(yīng)為應(yīng)該片面積的三倍。首先去油污、銹斑、氧化膜等，然后用細(xì)砂布相對貼片軸向交叉450打磨，直到表面粗糙度為3.2左右。表面粗糙度過高或過低均影響應(yīng)變片的粘貼牢固程度。經(jīng)上述處理后，緊接著用浸有酒精或丙酮的砂布或棉球進(jìn)行清洗，然后畫出貼片定位線，再將浸有溶劑的砂

5、布或棉球按一個方向擦洗（不要來回交替擦洗），直至砂布或棉球上不見污跡為止。擦過的表面要避免再次被污染，待溶劑揮發(fā)，表面干燥后，立即涂膠貼片。如不能及時粘貼，隔段時間后必須重新清洗。3貼片（貼片工藝很多，此處僅限于502室溫快干膠的介紹）在清洗過的八角環(huán)粘貼表面涂一層薄而均勻的膠水。然后迅速將應(yīng)變片放在粘貼部位上（注意引線的方向），用捏子把應(yīng)變片調(diào)整至貼片位置（使應(yīng)變片上的一對互相垂直的對稱線對準(zhǔn)所畫的位置線）如圖5，然后將塑料薄膜蓋于應(yīng)變片上，用手指柔合滾壓（切忌前后搓動使應(yīng)變片移位），擠出多余膠水和應(yīng)變片下之氣泡，使應(yīng)變片完全貼和，直至應(yīng)變片貼牢為止（使用502膠水只需指壓0.51分鐘即可）

6、。待自然干燥一段時間后，由應(yīng)變片無引線一端開始向有引線一端揭掉塑料薄膜（用力）方向盡量與貼片表面平行，以免將片帶起，然后把引線輕輕拉起（切勿用力過猛以防拉斷引線）。至此貼片基本結(jié)束，然后對貼片的質(zhì)量進(jìn)行以下幾項(xiàng)檢查：1）基底或蓋層有無破壞，敏感柵有無變形。2）貼片有無引起斷路。3）粘結(jié)層中有否氣泡和局部沒有貼上的現(xiàn)象。4）對測力環(huán)表面是否短路，其絕緣強(qiáng)度是否達(dá)到要求。（用兆歐表檢查，要求在100兆歐以上）。發(fā)現(xiàn)上述問題，如無法排除則必須刮掉后經(jīng)清洗再重新貼片，若經(jīng)檢查合格，則用小套管把引線套好。圖5 應(yīng)變片貼片圖4連橋根據(jù)工作原理把所貼四片，按順序聯(lián)成全橋（如圖4所示橋），焊接時應(yīng)注意切勿使引

7、線折斷，然后焊上引出線。再用套管保護(hù)所有焊線處，連橋后再次檢查電阻值，如果RAC=RBD，RAB=RCD=RDA則各橋路之間無斷路現(xiàn)象此外還須進(jìn)一步檢查電橋電路與彈性元件之間的絕緣電阻，用兆歐表檢查，絕緣電阻應(yīng)大于100兆歐。經(jīng)檢查合格后，用臘進(jìn)行密封以防潮（將膜溶化滴于應(yīng)變片上，不要用烙鐵在上面刮，以免損壞已貼好的應(yīng)變片）。然后再檢查電阻值和絕緣強(qiáng)度，合格后則可對測力儀進(jìn)行標(biāo)定。3. 測力儀的標(biāo)定測力儀投入使用之前必須用實(shí)驗(yàn)的方法找出他們的輸入和輸出之間的關(guān)系，判定它的各項(xiàng)性能指標(biāo)，這個過程叫標(biāo)定。作為靜態(tài)測量或穩(wěn)態(tài)測量（直流分量）的測力儀只須進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定。但測力儀根據(jù)測力的范圍、用途的不同

8、要求，標(biāo)定時注意事項(xiàng)不完全相同。在這里我們又介紹承受純徑向負(fù)載下的測力儀標(biāo)定時應(yīng)注意的問題。1標(biāo)準(zhǔn)力值的精度與加載方向的要求；1）純徑向載荷的加力方向應(yīng)準(zhǔn)確，不得歪斜。2）純徑向載荷的加載力值應(yīng)保證為標(biāo)準(zhǔn)力值，其誤差應(yīng)小于測力儀精度要求的1/101/5。2測力儀標(biāo)定裝置：測力儀標(biāo)定時其加載方式有多種形式，其中常用的有砝碼杠桿式，標(biāo)準(zhǔn)測力環(huán)配合螺旋加力器式等等。圖6 加力器簡圖本實(shí)驗(yàn)采用螺旋加力器配合標(biāo)準(zhǔn)測力儀進(jìn)行標(biāo)定的方法，圖6所示為壓力傳感器標(biāo)定方法簡圖。扭動旋壓力器，向下壓測力儀，此時被標(biāo)定測力儀上有一個輸出。相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)測力儀上也有一個輸出，此輸出已經(jīng)標(biāo)定過，故可查得此時作用于待標(biāo)定測力儀上

9、之力值，有了力值和輸出即可求得待標(biāo)定測力儀的輸出與辦值的比例關(guān)系即靈敏度。在螺旋加力器，測力儀、標(biāo)準(zhǔn)測力儀中間旋轉(zhuǎn)鋼球是使加力時只傳遞軸向力而不傳遞扭力的作用。3測力儀加力范圍：測力儀靜態(tài)標(biāo)定時按測力儀的設(shè)計額定載荷選好加力等級，然后逐級加載記錄讀數(shù)，直到測力儀設(shè)計載荷的110%；然后逐級卸載并記錄讀數(shù)，直至全部卸完為止。如此反復(fù)進(jìn)行3-5次，取其平均值然后進(jìn)行處理得到測力儀的靜態(tài)性能指標(biāo)（線性、靈敏度、滯差）。4儀器結(jié)構(gòu)與工作原理 CM-1A-20型數(shù)字靜態(tài)應(yīng)變儀由測量橋、放大器、濾波器、A/D、單片機(jī)、數(shù)字顯示、電源等部分組成。 圖 7 應(yīng)變儀原理圖測量橋按120電阻設(shè)計 （如圖8）（2）

10、主要技術(shù)指標(biāo)a. 測量范圍： 0±19000b. 分辨率：1c. 基本誤差：測量值的±0.2%±2個字d. 應(yīng)變系數(shù)：K值可調(diào)范圍為0.59.9e. 主機(jī)可測點(diǎn)數(shù)：20點(diǎn) f預(yù)調(diào)平衡范圍：約±19000圖8 測量橋（3）儀器使用說明I. 頂部面板說明 圖9 應(yīng)變儀頂部面板 本儀器共20點(diǎn)，單臂時10點(diǎn)一個公共補(bǔ)償。各測量方法連線的具體要求是：a.單臂測量的聯(lián)接：頂部面板的“變換器（單臂）”插頭插好；補(bǔ)償接線端子的A0與D0之間連接補(bǔ)償應(yīng)變片，10個點(diǎn)的A、B間接測量應(yīng)變片。b.半橋測量的聯(lián)接：頂部面板的“變換器（半橋）”插頭插好，10個點(diǎn)的A、B間與B、

11、C接測量應(yīng)變片。c.全橋測量的聯(lián)接：頂部面板的“變換器”插頭拔下。10個點(diǎn)的A點(diǎn)接橋路的電壓正極，C點(diǎn)接橋路電壓的負(fù)極、B點(diǎn)和D點(diǎn)接橋路輸出的正極和負(fù)極。II. 前面板說明 圖10 應(yīng)變儀前面板“總清”鍵對各測點(diǎn)自動進(jìn)行清零?！皬?fù)零”鍵對面板上正顯示的測點(diǎn)進(jìn)行清零?！把矙z”鍵對各測點(diǎn)自動循環(huán)一次進(jìn)行測量。“測量”鍵開機(jī)后數(shù)字表顯示測點(diǎn)號及其初始應(yīng)變值，按一次該鍵數(shù)字表顯示測點(diǎn)號及K值（應(yīng)變值與K值顯示最顯著的差別是應(yīng)變值無小數(shù)點(diǎn)，K值顯示是2.000左右的數(shù)值）?！癙/K增”和“P/K減”鍵與“測量”鍵配合使用來調(diào)節(jié)測點(diǎn)、K值大小設(shè)置。III. 儀器自檢。打開電源，儀器進(jìn)行自檢，8位數(shù)碼管發(fā)亮

12、，數(shù)字面板表左部12點(diǎn)顯示測點(diǎn)點(diǎn)數(shù)P，第3點(diǎn)顯示正負(fù)號，第48點(diǎn)顯示應(yīng)變值或K值（儀器的應(yīng)變片靈敏度系數(shù)）。預(yù)熱半小時，檢查每個測點(diǎn)初始不平衡值。不平衡值較小時表示此點(diǎn)連接正確。經(jīng)此檢查正確后按“總清”鍵進(jìn)行清零。4連接壓力傳感器與靜態(tài)應(yīng)變儀，并在第一次使用前進(jìn)行標(biāo)定。把傳感器的橋壓輸入端的兩條線接往CM-1A靜態(tài)應(yīng)變儀的某一點(diǎn)（如第10點(diǎn)）的A、C端，傳感器的電壓輸出端的兩條線接往這一點(diǎn)的B、D端。將表頭調(diào)到顯示第10點(diǎn)的數(shù)值，按“復(fù)零”鍵后，用標(biāo)準(zhǔn)壓力機(jī)給出一標(biāo)準(zhǔn)力，如20KN，查看第10點(diǎn)顯示的數(shù)據(jù)值。如果大于標(biāo)準(zhǔn)力，則調(diào)大K值，否則調(diào)小K值；按“測量”鍵查看應(yīng)變數(shù)據(jù)是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，否則重新調(diào)節(jié)K值。實(shí)際測量時先將第10點(diǎn)復(fù)零，給傳感器一定壓