電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)

1、 電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)一、實驗?zāi)康?.初步掌握常溫用電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)。2.為后續(xù)電阻應(yīng)變測量的實驗做好在試件上粘貼應(yīng)變片、接線、防潮、檢查等準備工作。二、實驗設(shè)備和器材1.常溫用電阻應(yīng)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)變片電阻值，選擇電阻值差在土05歐姆內(nèi)的810枚應(yīng)變片供粘貼用。2.測點表面的清

2、潔處理：為使應(yīng)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。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(yīng)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(yīng)變計就貼于隔潮底層上。3.貼片：在測點位置和應(yīng)變計的底基面上，涂上薄薄一層膠水，一手捏住應(yīng)變片引出線，把應(yīng)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(yīng)

3、變計的長度方向滾壓，擠出片下汽泡和多余的膠水，直到應(yīng)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(yīng)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(yīng)變片性能，過少則粘結(jié)不牢不能準確傳遞應(yīng)變。圖30-1 應(yīng)變計的保護4.干燥處理：應(yīng)變計粘貼好后應(yīng)有足夠的粘結(jié)強度以保證與試件共同變形。此外，應(yīng)變計和試件間應(yīng)有一定的絕緣度，以保證應(yīng)變讀數(shù)的穩(wěn)定。為此，在貼好片后就需要進行干燥處理，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

4、或電吹風(fēng)進行加熱干燥，烘烤時應(yīng)適當控制距離，注意應(yīng)變計的溫度不得超過其允許的最高工作溫度,以防應(yīng)變計底基烘焦損壞。5.接線：應(yīng)變計和應(yīng)變儀之間用導(dǎo)線連接。需根據(jù)環(huán)境與試驗的要求選用導(dǎo)線。通常靜應(yīng)變測定用雙蕊多股平行線。在有強電磁干擾及動應(yīng)變測量時，需用屏蔽線。焊接導(dǎo)線前，先用萬用電表檢查導(dǎo)線有否斷路，然后在每根導(dǎo)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(yīng)變計引出線下，貼上膠帶紙，以免應(yīng)變計引出線與被測試件(如被測試件是導(dǎo)電體的話)接觸造成短路。然后把導(dǎo)線與應(yīng)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(dǎo)線另一端檢查是否接通。為防止在導(dǎo)線被拉動時應(yīng)變計引出線被拉壞，可使

5、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(yīng)變計引出線前端,然后把應(yīng)變計引出線及導(dǎo)線分別焊于接線端子的兩端，以保護應(yīng)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(yīng)在應(yīng)變計接好線并且絕緣電阻達到要求后，立即對應(yīng)變計進行防潮處理。防潮處理應(yīng)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、檢查等主要實驗步驟。2.畫布線圖和編號圖。一、應(yīng)變計的選擇1、 1/4橋 l e，儀器調(diào)零困難。同時也受溫度的影響，用手握住導(dǎo)線的變化就能有100em2根線的1/4橋：長的引線會引入電阻導(dǎo)致電橋不平

6、衡，6m長的導(dǎo)線導(dǎo)致電橋不平衡量為29000 以上。 l ，儀器調(diào)零容易。也不受導(dǎo)線溫度的影響。em3根線的1/4橋：6m長的導(dǎo)線導(dǎo)致電橋不平衡量為4002、 應(yīng)變計的長度選擇：要基于應(yīng)力的分布。 l 應(yīng)變測量的是局部區(qū)域的平均，而非某點的微應(yīng)變。當應(yīng)力是線性分布，應(yīng)變計的長度無影響。 l 應(yīng)力集中時，最好用非常小的應(yīng)變計貼在應(yīng)力集中處，應(yīng)變計應(yīng)比應(yīng)力集中點稍大一點。 l 各向異性材料（如混凝土、碳纖維復(fù)合材料等），用長應(yīng)變計在較大區(qū)域得到平均值。3、 應(yīng)變片樣式 l 單向應(yīng)變計：需要知道主應(yīng)力方向； T型應(yīng)變計：也需要知道主應(yīng)力方向；l 三片應(yīng)變花：不知道主應(yīng)力方向時，可隨意貼，通過計算可得

7、出最大最小主應(yīng)力和方向。l 剪切式應(yīng)變計：用于剪切和扭轉(zhuǎn)。l4、應(yīng)變計電阻選擇常用的有120、350和1000。電阻 120 350優(yōu)點 應(yīng)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(dǎo)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(yīng)變計的電流會發(fā)熱，導(dǎo)致應(yīng)變計電阻變化而產(chǎn)生熱輸出。以下情況可使用高的激勵電壓： 大應(yīng)變片，散熱好；l 大阻值應(yīng)變片（小電流，發(fā)熱功率?。﹍ l 容易散熱的材料（如鋁材料，可用10V的激勵電壓）二、 應(yīng)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

8、作。它是以VMM公司的產(chǎn)品為基礎(chǔ)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(yīng)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(yīng)變片處涂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(yīng)變片

9、的位置。6、 在貼應(yīng)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(yīng)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(yīng)變計的盒子用Conditioner5A中和劑滴幾滴，用紗布擦干凈。中和劑倒在紗布上，將鑷子擦干凈。9、 取出應(yīng)變計，用膠布將導(dǎo)線固定在盒子上。去掉應(yīng)變計的塑料夾子，用透明膠布將應(yīng)變計和導(dǎo)線粘在一起，去掉固定導(dǎo)線的膠紙。用透明膠帶將應(yīng)變計對準粘貼位置貼上，注意導(dǎo)線方向。10、 用較小的角度揭開

10、膠帶超過中線1cm，將快干劑涂在應(yīng)變計背后，晾干1min。11、 將膠涂在膠帶下面，用紗布將膠向應(yīng)變計方向擠出，用拇指壓住1min。松開手指后再晾1min.12、 用紙膠帶將導(dǎo)線固定再零件上，并寫上相應(yīng)的信息：應(yīng)變計的型號和靈敏系數(shù)等。13、 將透明膠帶以0角度由應(yīng)變片向?qū)Ь€方向揭開。在應(yīng)變計和導(dǎo)線上涂MCoat A的保護層。14、 用應(yīng)變計安裝測試儀1300檢查安裝質(zhì)量。要求絕緣電阻大于10kM。0 引言焊接技術(shù)越來越多的應(yīng)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(shù)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(yīng)力狀況決定著隨后工件的使用壽命，但國內(nèi)對

11、于焊縫內(nèi)部應(yīng)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(yīng)力分布，甚至是焊縫成型過程應(yīng)力實時變化顯得十分重要。Q390 鋼材在建筑中剛剛開始應(yīng)用，綜合力學(xué)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(yīng)力是一切研究討論的基礎(chǔ)。盲孔法測應(yīng)力是一種常用的應(yīng)力分析方法，操作簡便，技術(shù)成熟。但在實際試驗中，應(yīng)變片容易損壞，影響試驗進度。查閱相關(guān)文獻時，對應(yīng)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

12、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(yīng)力實驗出現(xiàn)的若干狀況，討論和分析應(yīng)變片的選取、處理、粘貼和引線連接方法。1 盲孔法測應(yīng)力中電阻應(yīng)變片的選擇及預(yù)處理在盲孔法測應(yīng)力的過程中，失敗往往在應(yīng)變片。應(yīng)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，保證應(yīng)變片良好有效。在挑選應(yīng)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(yīng)變片拿小刀刮去，再用丙酮擦拭，重新貼片。1.1 應(yīng)變片的選擇市面上銷售的應(yīng)變片種類繁多，在實驗之前應(yīng)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(yīng)變片。常用金屬應(yīng)變片的具有如下特性：。絕

13、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(yīng)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(yīng)變片時應(yīng)該考慮測試對象的絕緣性、應(yīng)變釋放速度，實驗環(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(yīng)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(yīng)變釋放較慢，使用YJ-4501 型靜態(tài)數(shù)字應(yīng)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(yīng)變片。1.2 應(yīng)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(yīng)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(yīng)變片而影響實驗進程或數(shù)

14、據(jù)精度，在貼片前對應(yīng)變片進行檢查是十分必要的。外觀檢查。首先觀察應(yīng)變片整體外觀，符合要求的應(yīng)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，長短一致，沒明顯折痕。其次，使用5 倍觀察應(yīng)變片應(yīng)變柵部分，金屬絲或箔應(yīng)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(yīng)變柵引出的兩根引出線之間的電阻值，即每一組應(yīng)變柵的原本阻值與導(dǎo)線的電阻之和。就我們使用的TJ120-1.5- 1.5 型應(yīng)變片而言，每組應(yīng)變柵的組織應(yīng)該為120，誤差范圍0.12。1.3 粘貼表面預(yù)處理粘貼表面的質(zhì)量對于應(yīng)變片粘貼的效果有很大影響

15、，進而影響到對于表面應(yīng)變測量的準確性，因此這也是十分重要的一步。對于應(yīng)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(yīng)變片粘貼強度。 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(yīng)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，Ra3.26.43。打磨表面面積約為約為應(yīng)變片面積8-9 倍。 表面清洗在計劃貼應(yīng)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

16、，可見的網(wǎng)狀紋路。這樣的紋路有利于在粘貼應(yīng)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(yīng)變片面積的3-4 倍。 劃定位線如果應(yīng)變片粘貼方向與預(yù)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(yù)計粘貼應(yīng)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。 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(yīng)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

17、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(yīng)變片的粘貼應(yīng)變片的粘貼是保證應(yīng)變片與試樣保持同步應(yīng)變的關(guān)鍵步驟，要求粘貼準確、牢固。粘貼時先將六條引出線向應(yīng)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(yīng)變片，保持穩(wěn)定，應(yīng)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(yīng)變片粘貼面，之后右手將502 膠置于桌上，由同

18、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先打磨的預(yù)定位置之上。迅速的雙手按住應(yīng)變片對角，調(diào)節(jié)應(yīng)變片位置與方向，使應(yīng)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(yīng)變片上，右手食指按在其上，輕輕施加壓力，使膠水充滿應(yīng)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(yīng)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(yīng)變片的位置，且避免將引出線按下去被膠水粘合。反復(fù)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(yīng)變片粘貼牢固。之后還需要在室

19、溫下固化24 小時5。3 應(yīng)變片引線的連接方法由于電阻應(yīng)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(yīng)變值，從而影響實驗精度。在實際連接中既要保證電阻應(yīng)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(yīng)變片六根細引線以保證盲孔法測應(yīng)力實驗數(shù)據(jù)的準確性就顯得尤為重要。常用金屬導(dǎo)線有單股銅芯線、7 股銅芯線和19 股銅芯線，但由于電阻應(yīng)變片的六根導(dǎo)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

20、兩條獨立的金屬線，對應(yīng)應(yīng)變片上三組應(yīng)變絲。將準備好的單股銅芯線、裁減下的PCB 板、電阻應(yīng)變片的六根導(dǎo)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(yīng)變片太近以免燒壞應(yīng)變片的基片，在保證焊料潤濕導(dǎo)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(yīng)變片阻值，在確定均在120 歐左右后準備將PCB 板與電阻應(yīng)變片的六根引線連接。由于應(yīng)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(yīng)變片扯壞。如果試件很小置于工作臺上，則需將PC

21、B 板用透明膠帶預(yù)固定在試件上，待連接結(jié)束后清除掉。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(yīng)變片，以防損壞。如果在大型鋼結(jié)構(gòu)上測試，應(yīng)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(yīng)變片的正常工作。試件上的膠帶如果粘貼過多會影響應(yīng)變片的形變應(yīng)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(yīng)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。順勢互攪2-3 圈，期間保證銅芯線和引線順直。接著扳直兩個先頭的自由端，將每根線自由端在對邊的線芯上緊密纏繞到線芯直徑10 倍長，