应变基本知识 (nxpowerlite).pptVIP

R1 R2 R4 R3 a b Uo Ui 测量 测量 测量 测量 全桥式（四臂工作） 若ΔR1=－ ΔR2= －ΔR3 =ΔR4, 且R1=R2=R3=R4, 则 此时全桥差动电路不仅没有非线性误差, 而且电压灵敏度是单片的 4 倍, 同时仍具有温度补偿作用。 单臂： 半臂： 非线性误差及其补偿方法 应变片R1工作时, 其电阻值变化很小，即：△R1很小 电桥相应输出电压也很小，即：Uo很小， 所以，一般需要加入放大器放大 放大器 R1 R2 R3 R4 B D Uo Ui A C RL Io － ＋ 存在零点漂移 直流电桥存在的不足 根据直流电桥分析可知, 由于应变电桥输出电压很小, 一般都要加放大器, 而直流放大器易于产生零漂, 因此应变电桥多采用交流电桥。 R1 R2 R3 R4 B D A C RL Io ~ C1 C2 由于供桥电源为交流电源, 引线分布电容使得桥臂应变片呈现复阻抗特性。 即相当于二只应变片各并联了一个电容, 则每一桥臂上复阻抗分别为： Z1 Z2 Z3 Z4 B D A C RL Io ~ a.电路特点 电阻式应变片的测量转换电路 由交流电路分析可得 要满足电桥平衡条件, 即Uo=0, 则有 · Z1 Z4 = Z2 Z3 R1 R2 R3 R4 B D A C RL Io ~ C1 C2 平衡条件 其实部、 虚部分别相等, 并整理可得: 电阻式应变片的测量转换电路 R1 R2 R3 R4 B D A C RL Io ~ C1 C2 电阻平衡条件 电容平衡条件 交流电桥的平衡条件: 其实部、 虚部分别相等, 并整理可得: 即要满足电阻平衡条件，还要满足电容平衡条件。 电阻式应变片的测量转换电路 A. 温度影响 将应变片安装在自由膨胀的构件上，无外力作用，当环境温度变化时，则输出一定的指示应变，称为热输出，用 表示。 产生原因： 1）由于温度变化，敏感栅材料的电阻率发生变化（温度效应）； 2）敏感栅材料与被测构件材料之间的线膨胀系数不同。 主要影响因素 式中：　　　敏感栅材料的电阻温度系数； 被测材料的线膨胀系数。 敏感栅材料的线膨胀系数； 设温度变化为　，且应变片的灵敏度 随温度变化可略去，则应变片的热输出 为 说明：我们不希望测量中夹有温度影响所产生的附加应变，而仅仅反映测试件的真实应变。 主要影响因素 通过调整αt就可以使由温度引起的应变为零。此时： 解决办法 一：—— 差动电桥 二：—— 自补偿 在应变片的制作过程中可以通过热处理对αt的值进行控制，而且它是与特定的被测物的热膨胀系数βe 相对应的，如果用在不适用的被测物时，不仅不会补偿温度引起的应变还会引起较大的测量误差。 主要影响因素 B. 长导线影响 长导线由于本身存在电阻，导致电桥难以平衡，对于半桥、全桥接法不存在此问题，但对于单臂接法时，就不得不考虑此问题。 应变片 导线 主要影响因素 解决方案 采用3 线联接法。如图所示，在应变片导线的一根上再联上一根导线，用3根导线使桥路变长。 这种联接方式与双线式不同的地方是导线的电阻分别由电桥的相邻两边所分担。图中，导线电阻r1串联入了应变片电阻Rg，r2串联入了R2，r3成为电桥的输出端。这样，就几乎不会产生什么影响了。 主要影响因素 敏感栅型式 单轴应变片—敏感栅只有一根轴线。 用于测量单向应变。 应变花： 双轴—二轴 三轴—三轴 用于测量平面应力状态。 应变花测量 一、电阻应变片的选择 1、测试环境：温度、湿度、磁场 2、应变性质： 静态应变—选择横向效应小的应变片 动态应变—选择疲劳寿命好的应变片 3、应变梯度 应变场均匀—对应变片栅长没要求，可选栅长大的应变片，容易粘贴 应变梯度变化大—选栅长小的应变片 4、应变片自身：有无气泡、霉斑、锈点等缺陷，阻值 在120±2Ω，自补偿应变片的适用性。 电阻应变片常规使用技术 二、应变片的粘贴 1、检查和分选应变片； 2、粘贴表面的预处理； 4、粘贴表面再处理； 5、贴片； 6、测量导线的焊接与固定； 7、检查。 3、确定粘贴位置； 电阻应变片常规使用技术 1）选择合适的仪器并进行准确的标定。 2）消除导线电阻引起的影响。 3）减少读数漂移。 4）补偿温度影响。 5）减少贴片误差。 6）力求应变片实际工作条件和额定条件一致。 7）排除现场的电磁干扰。 提高应变测量精度的措施 * 横向灵敏系数与轴向灵敏系数的比值称为横向效应系数。在幅值恒定的交变应力作用下，