3_电阻应变测量技术.pptVIP

课 堂 作 业 如图所示一等强度梁，梁长l＝0.5m，固定端梁宽b0＝0.05m，梁厚h＝0.01m，弹性模量E=200MPa。在梁的上、下两面各贴两片应变片，应变片空载电阻R0=120Ω，灵敏系数K=2.0。组成全桥量测梁端荷载，说明如何布片并画出电路图。若该梁在其自由端受一向下力F=5N，试求此时四个应变片的电阻值，并求出仪器读数。 * 灵敏度和精确度高，结构简单，性能稳定和可靠，测量范围广，能进行静、动态测量，测量多种物理量。 * 利用电阻应变片作为传感元件，将应变片贴在被测物体上，会随被测物体的变形而拉长或收缩，从而改变电阻值，反映被测物体应变的大小。 * 利用电阻应变片作为传感元件，将应变片贴在被测物体上，会随被测物体的变形而拉长或收缩，从而改变电阻值，反映被测物体应变的大小。 * 利用电阻应变片作为传感元件，将应变片贴在被测物体上，会随被测物体的变形而拉长或收缩，从而改变电阻值，反映被测物体应变的大小。 * 表明：等臂电桥的输出电压与应变在一定范围内为线性关系。 为何要使用应变仪？ 例：温度应变的定量估算 应变片的康铜丝αs=20×10-6/℃，线膨胀系数βs =15×10-6 /℃，碳素钢试件的线膨胀系数βsh=11×10-6 /℃，碳素钢弹模E=2×106Kg/cm2，应变片灵敏度K=2.0，当环境温度△T变化±10℃时，求应变片的温度应变εt？ εt= αs △T /K + （βsh- βs） △T 解：温度升高10℃， △T=+10℃ εt= αs △T /K + （βsh- βs） △T = 20×10-6×10/2+（11×10-6-15×10-6 ） × 10 = 60×10-6 ＝60με △T=+10℃ ，σ=Eε=12Mpa，造成被测物体受拉假象。 △T=-10℃ ,εt=-60με， σ=Eε=-12Mpa，受压。 εt大极了！ 必须消除温度效应，高精度测量ΔR ！ §3-2 测量电路 1 定义 实现二次转换；并构成电阻应变仪。 惠斯登电桥：以直流惠斯登电桥为例，常用交流。 电桥平衡条件： 单 桥 半 桥 全 桥 §3-2 测量电路 应变片的接入方式： §3-2 测量电路 全等臂电桥：R1=R2=R3=R4=R 输出对称电桥：R1=R2=R， R3=R4=R’ 电源对称电桥：R1=R3=R，R2=R4 =R’ 2 电桥分析 1）全等臂电桥 §3-2 测量电路 2 电桥分析 单臂电桥：R1为工作片，受力变形，产生阻值增量Δ R，当Δ R R时，电压输出为： 1）全等臂电桥：全桥电路 §3-2 测量电路 2 电桥分析 2）输出对称电桥：全桥电路 §3-2 测量电路 2 电桥分析 3）电源对称电桥：全桥电路 §3-2 测量电路 2 电桥分析 导线温度变化的影响？ 15m长，截面为0. 5mm2的铜导线，单根的电阻r=0.6欧姆，铜线的电阻温度系数α=4×10-3 /℃ ，应变片电阻R=120Ω，灵敏系数K=2。当导线温度变化△ t=10℃，所造成的虚假应变为多少？ 惠斯顿电桥 E Ａ Ｒ１ Ｒ２ Ｂ Ｃ Ｄ Ｒ4 Ｒ3 r r P30. fig.2-11 相邻桥臂：应变极性相同，输出电压相减，应变极 性相反，输出电压相加； 相对桥臂：与以上规律相反。 电桥加减特性非常有用： 1）提高电桥灵敏度； 2）温度补偿； 3）复杂受力试件上测试某外力因素引起的应变等。 §3-2 测量电路 重要结论：电桥的加减特性 （对臂相加，临臂相减） §3-3应变（应力）测量 1 布片原则 力学：最能反映力学规律的点贴片 电路：利用结构对称点，利用电桥的加减特性，合理选择贴片位置，方位和组桥方式，提高灵敏度，消除影响因素 荷载测量：避开应力——应变非线形区贴片 在已知应力部位安排测点，检验结果的可靠性。 §3-3应变（应力）测量 1 布片和接桥 （2）接桥：半桥接法和全桥接法。 半桥接法：两个应变片作电桥的相邻臂，另两臂用应变仪电桥盒中精密无感电阻。 全桥接法：电桥四个臂均由应变片构成。 消除导线电阻的影响，提高灵敏度 2 温度补偿 1）应变片的温度效应：因环境温度变化引起的虚假应变。 ①电阻丝的电阻温度变化。 ②应变片与试件膨胀系数的不同造成的误差。 2）温度补偿 温度自补偿应变片法，常用于中、高温； 桥路补偿法，用于常温下。 桥路补偿法： 补偿块补偿法 工作片补偿法 §3-3应变（应力）测量 §3-3应变（应力）测量 2 温度补偿 工作片补偿 补偿块补偿 当单纯补偿片所用的补偿板和待测材料不同时， 产生的虚假应变值εf为多大？ 2 温度补