應變片是根據應變效應而制成的傳感元件，由敏感柵等構成，用于測量應變。使用時(shí)將其牢固地粘貼在構件的測點(diǎn)上，構件受力后由于測點(diǎn)發(fā)生應變，敏感柵也隨之變形而使其電阻發(fā)生變化，再由專(zhuān)用儀器測得其電阻變化大小，并轉換為測點(diǎn)的應變值。

 

中文名	外文名	現象	制成
應變片	strain gauge	應變效應	半導體材料

 

目錄

 

應變片的概述

應變片的分類(lèi)

應變片的原理

應變片的應用

應變片測量?jì)?yōu)缺點(diǎn)

應變片的選型

應變片的粘貼步驟

 

 

 

應變片的概述：

應變片是由敏感柵等構成用于測量應變的元件，使用時(shí)將其牢固地粘貼在構件的測點(diǎn)上，構件受力后由于測點(diǎn)發(fā)生應變，敏感柵也隨之變形而使其電阻發(fā)生變化，再由專(zhuān)用儀器測得其電阻變化大小，并轉換為測點(diǎn)的應變值。

 

應變片的分類(lèi)：

2.1.按材料分： 金屬式體型——絲式、箔式、薄膜型、半導體式體型、薄膜型、擴散型、 外延型、PN結型等。

2.2.按結構分：?jiǎn)纹?、雙片、特殊形狀 按使用環(huán)境：高溫、低溫、高壓、磁場(chǎng)、水下;

 

應變片的原理：

金屬電阻應變片的工作原理是吸附在基體材料上應變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現象，俗稱(chēng)為電阻應變效應。金屬導體的電阻值可用下式表示：

式中：ρ——金屬導體的電阻率(Ω。cm2/m )

S ——導體的截面積(cm2 )

L ——導體的長(cháng)度(m )

我們以金屬絲應變電阻為例，當金屬絲受外力作用時(shí)，其長(cháng)度和截面積都會(huì )發(fā)生變化，從上式中可很容易看出，其電阻值即會(huì )發(fā)生改變。

假如金屬絲受外力作用而伸長(cháng)時(shí)，其長(cháng)度增加，而截面積減少，電阻值便會(huì )增大。當金屬絲受外力作用而壓縮時(shí)，長(cháng)度減小而截面增加，電阻值則會(huì )減小。只要測出加在電阻的變化(通常是測量電阻兩端的電壓)，即可獲得應變金屬絲的應變情。

 

應變片的應用：

應變片主要應用于傳感器。振動(dòng)時(shí)效效果取決于振型的選擇。為確保準確地消除或降低工件關(guān)鍵部位的殘余應力，防止焊接、切割、鑄造、鍛壓、機加工件變形與開(kāi)裂。Sigmar開(kāi)發(fā)出多種常規時(shí)效設備，可為用戶(hù)提供科學(xué)的工藝振型分析、方便的設備操作功能，以便定性地保證時(shí)效工藝效果……它們可分為分為4個(gè)系列16個(gè)規格。 稱(chēng)重傳感器的定義：

一種已考慮到使用當地的重力加速度和空氣浮力影響的用來(lái)測量質(zhì)量的傳感器。稱(chēng)重傳感器能把被測質(zhì)量轉換成電壓信號。有各種各樣的稱(chēng)重傳感器，例電容式稱(chēng)重傳感器；電磁平衡式傳感器，有壓電式稱(chēng)重傳感器等等。

 

 

應變片測量?jì)?yōu)缺點(diǎn)：

5.1.測量靈敏度和精度高。其最小應變讀數為1με（微應變，1με=1×10-6ε）在常溫測量時(shí)精度可達1~2%。

5.2.測量范圍廣?？蓽y1~20000με。

5.3.頻率響應好?？梢詼y量從靜態(tài)到數十萬(wàn)赫的動(dòng)態(tài)應變。

5.4.應變片尺寸小，重量輕。最小的應變片柵長(cháng)可短到0.1毫米，安裝方便，不會(huì )影響構件的應力狀態(tài)。

5.5.測量過(guò)程中輸出電信號，可制成各種傳感器。

5.6.可在各種復雜環(huán)境下測量。如高、低溫、高速旋轉、強磁場(chǎng)等環(huán)境測量。

雖然應變測量具有上述優(yōu)點(diǎn)，但同樣也有缺點(diǎn)：

5.6.1只能測量構件的表面應變，而不能測構件的內部應變。

5.6.2一個(gè)應變片只能測構件表面一個(gè)點(diǎn)沿某個(gè)方向的應變，而不能進(jìn)行全域性測量。

 

應變片的選型：

實(shí)際應用時(shí)，選擇應變片應從測試環(huán)境、應變的性質(zhì)、應變變化梯度、粘貼空間、曲率半徑、測量精度和應變片自身特點(diǎn)等方面去加以考慮。測試的環(huán)境主要考慮溫度、溫度和電磁場(chǎng)等。應變的性質(zhì)分為靜應變和動(dòng)應變，靜態(tài)應變測量選擇橫向效應較小的應變片；動(dòng)態(tài)應變測量選擇疲勞壽命強的應變片。對于應變場(chǎng)均勻變化的被測對象，對應變片柵長(cháng)沒(méi)有特殊要求，可選柵長(cháng)長(cháng)的應變片，易于粘貼；對于應變梯度變化大的測點(diǎn)，可選用柵長(cháng)較小的應變片?？捎玫恼迟N空間也影響著(zhù)應變片的選擇，特別是窄小空間宜選用柵長(cháng)小的應變片。選擇的應變片應無(wú)氣泡、霉斑、銹點(diǎn)等缺陷，阻值在120±2Ω以?xún)?，具有自補償的應變片。應變片的熱膨脹系數如6 頁(yè)表中所示，可以從中選擇適用于被測物的自補償應變片。

根據被測對象的不同選擇不同的應變片。用于混凝土應變測試的應變片要求敏感柵長(cháng)度較長(cháng)，如線(xiàn)型片敏感柵長(cháng)度宜用60、70、80、120mm；箔式片的敏感柵長(cháng)度宜用10、20、30mm。用于復合材料強度測試的箔式應變片敏感柵長(cháng)度宜選用2、5mm。用于印刷電路板測試的箔式應變片柵長(cháng)度宜選用0.2、1mm。木材、玻璃的應變測量宜選用柵長(cháng)為5mm的應變片。一般金屬、丙烯的應變測量宜選用柵長(cháng)為1~6mm的應變片。應力集中測試宜用柵長(cháng)為0.15~2mm的單或雙軸5片型應變片?？臻g較窄的應變片測量和碰撞應力等快速狀態(tài)下的應變片測量宜選用柵長(cháng)為0.12~1mm的應變片。還有專(zhuān)門(mén)用于測量殘余應力、大變形和測量螺栓軸力的專(zhuān)用應變片。

單枚應變片一般用于測量單軸應變，應變花用于測量平面應力狀態(tài)。材料泊松比的測量宜選用正交的雙軸應變花。應力分析宜選用0/90/45度的三軸應變花。二軸90 應變花用于主應力方向已知的場(chǎng)合，三軸和四軸應變花則用于主應力方向未知的場(chǎng)合。60Ω的應變片常用于彎曲校正（兩枚應變片位于同一橋臂上），120Ω的應變片用于一般應力測量，350~1000Ω的應變片用于制作應變型傳感器。

 

應變片的粘貼步驟：

7.1.選擇應變片

7.2.除銹，保護膜

7.3.確定粘貼位置

7.4.對粘貼面的脫脂和清潔

7.5.圖粘貼劑

7.6.粘貼

7.7.加壓