3 应变与力测试.pptVIP

3. 应变和力的测试;在机械工程中，通过对应变和力的测试可以分析与研究零件或结构的受和状况以及工作状态，验证设计的正确性，确定整机工作过程中的负载情况和某些物理现象的机理。 此外，在机械工程中，还经常遇到许多与应变和力有关的量，如应力、力矩、压力、功率、刚度等，这些量在测试方法上与应变、力的测试都密切相关，多数情况下可先将它们转变成应变或力的测试，然后再换算成力矩、压力、功率等物理量。 因此，应变和力的测量在检测技术中有着广泛的应用。;3．1 应变的测试;嫁坏慧拦狐索吓徘库题酷烬从俗循慑竟雷丙禽椎琶香滇珊竖胡扣季虫疹拉3 应变和力的测试3 应变和力的测试;根据材料力学知识可推导出 式中， ，即导体的应变 ； 为泊松比； 为压阻系数E为导体的弹性模具。应变 是传感器的输入量，是一个无量纲的数，常以10-6=1作为度量单位，称为微应变。 例如=0.1%=1000,称为应变量等于1000微应变。 是此导体对应的电阻变化率，是传感器的输出量。电阻应变片的灵敏度系数S为 则 ;3．1．2测量电路——电桥;（1）直流电桥 如果激励电压为直流电压，则称为直流电桥。直流电桥中的阻抗只能是电阻。当电桥输出端接输入电阻较大的仪表或放大器时，可视为开路。电桥的输出电压为 由此可以看出，若使电桥平衡，输出电压为零，应满足 R1R3=R2R4 当四个桥臂电阻中任一个或几个有变化时，使电桥平衡条件不成立，此时的输出电压就反应了被测量引起的桥臂电阻的变化。 假设直流电桥中，;假设直流电桥中 电桥的和差特性：相邻边两桥臂电阻变化使各自引起的输出电压相减；相对边桥臂电阻变化使各自引起的输出电压相加。电桥的和差特性表明了桥臂电阻变化对输出电压的影响。利用和差特性，可以合理地布置应变片，进行温度补偿，提高电桥灵敏高。 根据工作时电桥中参与工作的桥臂数，电桥有半桥单臂、半桥双臂、全桥三种接桥方式，如图3.4所示。 ;设图中均为全等臂电桥，即初绐时 下面分析这三种连接方式的电压输出。 1）半桥单臂 工作中只有一个桥臂电阻值随被测量而变化，则输出电压为 2）半桥双臂 两具桥臂电阻值随被测量化: 。当电阻的变化量均为时，则输出电压为 ;3）全桥 工作中四个桥臂电阻值随被测量而变化， 即 ，当电阻的变化量均为时，电桥输出为 ;（2）交流电桥 如果激励电压为交流电压，则电桥称为交流电桥。交流电桥的阻抗可以是电阻、电容和电感。电桥的平衡条件是 所各阻抗用指数式示： 、 即交流电桥的平衡条件是电桥的四个桥臂中，相对两桥臂阻抗模乘积相等；相对两桥臂阻抗角之和相等。;3．1．3 应变片的选择;4）在应变梯度较大的测试中，应尽量选用短基长的应变片。因为应变片实际测量的是栅长范围内分布应变的均值，基长越小，越接近测点的真实应变。 （2）根据试件状况选择 实验环境对应变测试的影响主要是温度和湿度等因素的影响。 1）消除温度的影响，应选用具有温度自补偿功能的应变片，以尽量减小发热对测试的影响。 2）除湿度的影响，应选用防潮性能较好的胶膜应变片，可以防止因湿度引起应变片受潮，而导致绝缘电阻下降，产生零漂等不良影响。;3．1．4 应变片的粘贴;3．1．5 试件上的布片与接桥;3．1．6 提高应变测试精度的措施;（3）补偿环境温度的影响 一般情况下，环境温度的变化总是同时作用在试件和应变片上，使应变片产生虚假的应变，引起测试误差。解决的方法可采用自动补偿应变片，或在试件上粘贴温度补偿片进行桥路补偿，消除环境温度变化产生虚假应变引起的测试误差。 （4）减少贴片误差 应变片在贴片定位时，其轴线应尽可能与规定方向一致以减少测试误差。 （5）注意应变片的频率响应特性 被测应变片的测试极限频率是由应变片的基长确定的。因此，在测试高频应变信号时，应采用短基长应变片。;（6）抑制测试现场干扰 应变测试现场主要是电磁干扰，其来源主要是放电噪声、工频干扰以及仪器间的相互干扰。抑制的主要方法有信号线屏蔽、仪器外壳接地、减小连接导线晃动、仪器电源与其它电气设备电源分开、仪器和信号线远离动务设备和输电线路等。;3．1．7 应变测试信号的处理分析