電阻應變片標定P

1、§2-2電阻應變片標定實驗冃的1. 了解電阻應變片靈敏系數的標定方法。2. 掌握電阻應變儀的使用方法。二. 實驗儀器和設備C1. YJ-5型靜態(tài)電阻應變儀一臺2. 已貼好電阻應變片的懸臂梁一臺3. 砥碼若干三. 實驗原理A O電阻應變片的應變效應基本關系式為： =Kxe ,英屮K為電阻內變片的靈敏系 R數，也就是當電阻應變片粘貼在被測試件上，在應變片軸向的單向應力作用下，應變片電阻 的相對變化與試件測點應變片的應變的比值。靜態(tài)電阻應變儀的測量電路分為半橋凹路和全橋凹路兩種。被測試件測點上的兩個電 肌應變片作為測屋電路的兩個橋臂，參加測呆和補償，電阻應變儀內部的兩個標準無感固定 電阻作

2、為另外兩個橋臂，這樣構成的測量橋路為半橋回路：將被測試件測點上的四個電阻應 變片作為測量電路的四個橋臂，用以參加測量和補償，這樣構成的橋路為全橋回路，在-般 則量中多采用半橋測量，本實驗即采用半橋測星。 ，“ R e a . 標定時，將電阻應變儀的靈敏系數調節(jié)為Kt，此時Kt e «=K eK=Kt 魚(2-1)£式屮K被測電阻應變片靈敏系數：Kt電阻應變儀調定的靈敏系數，本實驗為2；e « e ft.jttk/A,半橋測量時A=2,全橋測量時A=4：£ 通過計算得出的理論應變值。四. 實驗步驟1. 在耒接通電源之前將靜態(tài)電阻應變儀的表頭、微調、屮調、大

3、調刻度盤指針都調整 到零點。將電阻應變儀靈敏系數調整為202. 將儀器附帶的標準電阻與靜態(tài)電阻應變儀連接，組成電橋。3. 打開靜態(tài)電阻應變儀電源開關并旋轉到“BD”位迓，預熱一分鐘，轉動微調刻度 盤觀察指示儀表指針有無偏轉，如有說明儀器能正常丁作。4. 將開關旋鈕轉到“阻”上，用螺絲刀調節(jié)“電阻平衡”電位器，使儀表指示為零； 然后再將開關旋鈕轉到“容”上，調節(jié)''電容平衡”電位器，使儀表指示為零。如此反復調 整幾次后，電橋即已預調平衡。1. 將開關旋鈕遇于“BD”上，拆下標準電阻，通過連接導線換接貼在懸臂梁上的 垢個電阻應變片，纟口成測帚半橋回路。2. 將開關旋鈕置于“阻”上，

4、調節(jié)微、屮調使指示儀表為零，記下此初始儀器讀 數。3用祛碼給懸科梁加載，每加載一個重量，記下一個儀器讀數。最后注意測量并 記錄懸怦梁的有關數據。五.實驗數據處理1. 計算出斛等于加載一個重量后的儀器讀數和沒加載時的初始儀器 讀數之差。2. 根據實驗數據計算出電阻應變片的靈敏系數。三、測試裝靈敏系數K值是應變片的主要技術指標之一，K值誤差的大小直接影響應變測運結果。K值的大小與應變 片敬感柵的材料（金屈絲柵）、幾何形狀.測定時的試件材料及應力狀態(tài)有關.并與應變片的組成材料和 粘貼劑等有關。因此.K值是應變片的一個綜合指標 一般需用實驗方法確定1. 測定裝置測定是在單向應力狀態(tài)下進行的，通?？捎眉?/p>

5、彎曲梁或等強度梁來測定，本實驗采用等強度梁裝査.在梁的懸臂端點A處加力P.梁截面上產生彎曲應力為單向應力狀態(tài)c梁上表面受拉伸.軸向應變勺為正值。因是等強度梁，空在梁的主要部分都相等見圖注意：為滿足梁等應力的要求.加力點A必須為應變片與梁中線相垂合n2. 勺值的確定©值是梁在單向應力狀態(tài)下軸向拉伸或壓縮應變，可用下述方法確定：用測定梁的撓度確定空尊強度梁表面上的應變J為撓度f之間的關系用下試表示：九hia2fa 百分表測點處梁的撓度，伽。h 等強度梁厚度，唄。 等強度梁固定端到百分表測點之距離，血。測定時將百分表置于等強度梁加力點A處，在八點處加力時，"處撓度可由百分表讀出用

6、此法求應變£一可避免梁材料的彈性模量E值所帶來的誤差，但梁的撓度f不易測準工作段1rn rr 工作嵐 * 1 、A Ia用公式計算空由材料力學彎曲應力計算公式，梁任一截面表面應力為:MP=M 貼片處截面的彎矩（kg cm）Wz貼片處截面的抗彎截面模量（cm3 ）WzEE等強度梁材料的彈性模量用此法受等強度梁尺寸和材料彈性模雖的測量精度影響較大。3. 應變片電阻相對變化R/R的測定 電阻應變儀測定法本法利用精虜較高的應駕儀.將工作片加補償片接入應彎儀.杷儀器的靈敏系數於鈕對準仟童值Ks（K館 是應變儀指示的靈敏系數，為計算方便，一般取K儀=2）.將儀器調平衡，然后在等強度梁上加載P,由

7、應變儀上即可讀得£儀等時對應的電阻相對變化為：A/?卩=A tt£儀R 并聯電阻測定法俗待測定的電阻應變片與補償片接入電阻應變儀.調整好應變儀的平衡：給梁加載P,這時應變片上讀出 陽應的應變值£讀去掉載荷.使應變儀回到初始的平衡.在待測K的應變片上井聯一電阻.可調節(jié)電阻 箱改變并聯電阻值.使電阻應變儀讀數在數值上與加載所產生的£讀相同.在電阻箱占可讀岀并聯R并的 大小，由此可算岀對應于C的電阻應變片的AR值刁（Rb = R 井）片）RRb 二 R：十心« + Rr圖13工作片與補償片計算如下:所以AZ? Rr本實驗采用（D法。4. K值的確定此

8、時，與£儀對應的真實應變空，仍用前面方法同時測出:K=K 儀 f 儀/£才=21* d£x注意：AD6和應同時測岀。zR對每個應變片加、卸載三次，三次循環(huán)所得的三個靈敏系數平均值，即為此片的靈敏系數.四.電阻應變儀基本原理圖1-4單點半橋結構高精度應變儀是一個具有四個電阻兩個補償片） 形成的單點半橋式電橋，當四個電阻達到某一關系 時.電橋輸出為零。此時稱電橋平衡.若任意一臂 電阻稍有電阻值變化.則電橋有電壓輸出.平衡即 被破壞.此時輸出端不等于零。利用電橋這一特性， 將應變片電阻變化轉換成電壓或電流的變化.大致過程：構件受力f應變f電阻變化f補償片f電流（電壓）

9、變化放大器輸出（記錄兒電阻應變儀就是實現上述轉換過程的一整套儀器. 其中電橋是電阻應變儀變化的核心部分。見圖14 （XL21O1B2/B3型數字靜態(tài)應變儀詳見附錄二的 使用說明）注念：1）根捱測試要求，本實驗采用1/4橋測SB的方法.2）靈敏系數K值在應變儀上的讀數設定為“2” 五.計算結果襄（卩£ >fa(mm)力(wn)a mmRK儀=K儀e a/£xIIIxZIII平 均六.涙差分析1）系統(tǒng)誤差有：由某些固定不變的因素引起的.原因有：測量儀器方面的因素（儀器設計上的缺陷、 零件制造不標準.安裝不正確等）。 環(huán)境因索（外界溫度、溫度及壓力變化引起的誤差）。測量方

10、法因素（近似的測雖方法或近似的計算公式等引起的誤差）。測呈人員的習慣偏向等2）隨機誤差：由某些不易控制的因素造成的在相同條件下作多次測量.其誤差數值和符號是不確定的. 即時大時小，時正時負，無固定大小和偏向：因此.多次測量值的算術平均值接近于真值。3）粗大誤差：與實際明顯不符的誤差，主要是由于實驗人員粗心大意，如讀數錯誤、記錄錯誤、操作失 敗所至"這類誤差往往與正常值相差很大，應在整理數據時依據常用的準則加以剔除.B（2）冋戰(zhàn)測口止八1卜1紐”必金橋，測H止釘；果 座被4 I涂*令橋MZ歧測J電如圖4所示=E P = 1/4 X E u1*1 5金橋丄Ai変測ht0用電阻應變計測量工

11、程構件表面應變的裝置，一般包括調制應變信號的電橋，放大微弱的調制電信號、鑒別正負極性和濾波的電阻應變儀，以及平衡指示器（靜態(tài)）或記錄器（動態(tài)） 三部分。靜態(tài)和動態(tài)電阻應變儀由測量 （電）橋、載頻振蕩器、放大器、相敏檢波器、低通濾波器和穩(wěn) 壓電源等單元所組成（見圖）。載頻振蕩器供給電橋一種比應變最高頻率高510倍（約5020000赫）的載波信號，將應變信號調制成調幅波，經過交流放大器高增益放大，再由相敏檢波器分辨應變信號的正負極性，送至平衡指示器顯示靜態(tài)讀數，或經過低通濾波器濾掉應變 信號的殘余載波成分，然后由記錄器將動態(tài)應變波形記錄下來。用人工分析處理，精度和效率都較低。用電阻應變計測定構件的

12、表面應變，再根據應力、應變的關系式，確定構件表面應力狀態(tài)的 一種實驗應力分析方法。將電阻應變計固定在被測構件上，構件變形時，應變計的電阻將發(fā)生相應變化。用電阻應變儀（見電阻應變測量裝置）測量電阻變化，把它換算成應變值；或 輸出與應變成正比的模擬電信號（電壓的或電流的），由記錄器記錄下來；或用計算機按預定要求進行數據處理；用上述方法都可得到所測的應力或應變。電阻應變計測量技術的優(yōu)點是：測量精度和靈敏度高；頻率響應好，可測量從靜態(tài)到數十萬赫的動態(tài)應變；測量數值范圍廣；易于實現測量的數字化、自動化和無線電遙 測；可在高溫、低溫、高壓液下、高速旋轉、強磁場和核輻射等環(huán)境進行測量；可制成 各種傳感器，測

13、量力、壓力、位移、加速度等物理量，在工業(yè)過程和科學實驗中用作控制或 監(jiān)視的敏感元件。電阻應變計的主要缺點是：一個應變計只能測定構件表面一點在某個方 向的應變；只能測得柵長范圍內的平均應變。測量原理 電阻應變測量系統(tǒng)由電阻應變計、 電阻應變儀和記錄器三部分組成， 其工作過 程如下：電阻應變計可按下式將構件的應變轉換為單位電阻變化：，（1）式中R為初始電阻； R為該電阻的變化；&為軸線方向的應變；K為靈敏系數。電阻應變儀采用電橋或電位差計的測量線路，將電阻應變計的電阻變化轉換為電壓（或電流）的變化，并經放大后輸出。動態(tài)應變測量工作過程如下：電阻應變計的頻率響應時間約為10-7秒，半導體應變計可達10-11秒，構件應變的變化幾乎立即傳遞給敏感柵， 但由于應變計有一定柵長，當構件的應變波沿柵長方向傳播時，應變計的瞬時應變讀數為應變波在柵長間距內的應變平均值。這會給測量結果帶來誤差。假設應變波為