应变测试原理
应变测量原理
应变片原理敏感元件的种类很多，其中以电阻应变片（简称电阻片或应变片）最简单、应用最广泛。
电阻片的应变电性能（图1、图2）电阻片分丝式和箔式两大类。
丝绕式电阻片是用0.003mm‐0.01mm的合金丝绕成栅状制成的；箔式应变片则是用0.003mm‐0.01mm厚的箔材经化学腐蚀制成栅状的，其主体敏感栅实际上是一个电阻。
金属丝的电阻随机械变形而发生变化的现象称为应变‐电性能。
电阻片在感受构件的应变时（称作工作片），其电阻同时发生变化。
实验表明，构件被测量部位的应变ΔL/L与电阻变化率ΔR/R成正比关系，即：∆∆比例系数 称为电阻片的灵敏系数。
由于电阻片的敏感栅不是一根直丝，所以 不能直接计算，需要在标准应变梁上通过抽样标定来确定。
的数值一般约在2.0左右。
温度补偿片温度改变时，金属丝的长度也会发生变化，从而引起电阻的变化。
因此在温度环境下进行测量，应变片的电阻变化由两部分组成，即：∆ ∆ ∆∆ ——由构件机械变形引起的电阻变化。
∆ ——由温度变化引起的电阻变化。
要准确地测量构件因变形引起的应变，就要排除温度对电阻变化的影响。
方法之一是，采用温度能够自己补偿的专用电阻片；另一种方法是，把普通应变片，贴在材质与构件相同、但不参与机械变形的材料上，然后和工作片在同一温度条件下组桥。
电阻变化只与温度有关的电阻片称作温度补偿片。
利用电桥原理，让补偿片和工作片一起合理组桥，就可以消除温度给应力测量带来的影响。
应变花（图3）为同时测定一点几个方向的应变，常把几个不同方向的敏感栅固定在同一个基底上，这种应变片称作应变花。
应变花的各敏感栅之间由不同的角度α组成。
它适用于平面应力状态下的应变测量。
应变花的角度α可根据需要进行选择。
电阻片的粘贴方法粘贴电阻片是电测法的一个重要环节，它直接影响测量精度。
粘贴时，首先必须保证被测表面的清洁、平整、光滑、无油污、无锈迹。
二要保证粘贴位置的准确、 并选用专用的粘接剂。
电阻应变测试原理及温度补偿方法实验
电阻应变测试原理及温度补偿方法实验一、实验目的１．掌握电阻应变片的粘贴技术。
２．初步掌握电阻应变片的绝缘处理、防潮、接线和粘贴质量检查等基本技术。
３．了解电测应力、应变实验原理与电桥接线方法。
二、实验设备及器材 １．电阻应变片。
２．试件。
３．万用表、兆欧表。
４．电烙铁、镊子、丙酮、细砂纸、药棉等工具和材料。
５．502胶水、连接导线、704胶。
６．烘干设备。
三、电测法基本原理电阻应变测量技术(简称电测法)，就是将物理量、力学量、机械量等非电量通过敏感元件转换成电量来进行测量的一种实验方法，又称非电量电测法。
将电阻应变片粘贴在构件上，当构件受力变形时应变片也随之一起变形，应变片的电阻值发生变化，通过测量电桥将电阻变化转换成电压信号，经放大处理及模／数转换，最后直接输出应变值。
电测法在工程中得到广泛应用，其主要特点： (１) 尺寸小、重量轻、安装方便，对被测构件的应力分布不产生干扰。
(２) 精度和灵敏度高，最小应变读数为１με＝10。
6−(３) 测量范围广、适应性强，既能进行静态测试也能进行动态测试，频率响应范围从零到几万赫。
还可以在高、低温及高压、水中等特殊条件下进行测量。
(４) 可测量多种力学量。
采用应变片作为敏感元件制成各种传感器可测力、位移、压强、转角、速度、加速度、扭矩等。
但电测法也有局限性，其缺点是： (１) 只能测构件表面的应变，并且是有限个点，测量数据是离散的，难以得到整个应力-应变场的分布全貌。
(２)对于应力集中和应变梯度较大的部位，会引起比较大的误差。
四、电阻应变片１．工作原理 由物理学可知，金属导线的电阻为：Ｒ=A Ｌ/ρ (2 - 1)式中：ρ为导线材料电阻率；Ｌ为导线长度；A 为导线截面积。
当金属导线因受力变形引起电阻相对变化，对式(2-1)两边取对数再微分得：ＡＡＬＬＲＲd d d d −+=ρρ(2 - 2)式中：ρρd ≈ ⎟⎠⎞⎜⎝⎛+=ＬL ＡＡＣＶＶＣd d d ； ε=ＬＬd ；⎟⎠⎞⎜⎝⎛−==ＬＬＤＤＡＡd 2d 2d μＣ为与材料种类和加工方法相关的常数；Ｖ为体积；ε为应变；Ｄ为导线直径；μ为导线材料泊松比。
应变片测试原理及在实际工程中的应用
应变片测试原理及在实际工程中的应用应变片测试是一种常用的工程测试方法，用于测量物体在外部应力作用下的变形情况，进而获得材料的应变信息。
它的原理是基于金属应变电阻效应，即金属导线在外部应力作用下，其电阻值会发生变化。
应变片由导线组成，通过安装在被测物体的表面上，当物体受到应力时，导线的电阻值会发生变化，从而可以通过测量电阻值的变化来计算物体的应变。
在实际工程中，应变片测试可以应用于很多领域，以下是几个常见的应用案例：1.结构安全评估：应变片测试可以用于测试和评估建筑结构、桥梁、管道等的安全性能。
例如，在大型桥梁的设计和建设过程中，可以通过在关键部位安装应变片来监测桥梁的变形。
通过实时监测和记录桥梁的应变情况，可以及时发现潜在的结构问题，并采取相应的措施。
2.汽车工程：应变片测试在汽车工程中具有重要的应用。
例如，在碰撞试验过程中，可以通过在汽车结构上安装应变片，测量和记录车辆受力的情况。
通过对应变数据的分析，可以评估汽车的抗碰撞能力，为汽车设计提供可靠的依据。
3.航空航天工程：应变片测试也被广泛应用于航空航天工程中。
在飞机和火箭等飞行器的设计和制造过程中，可以通过在机身、机翼等关键部位安装应变片，来监测飞行器受力情况和变形信息。
这些数据可以用于优化设计，提高飞行器的安全性和性能。
4.材料研究：应变片测试还被应用于材料研究领域。
通过在不同材料上安装应变片，可以获取材料的应变-应力曲线等重要数据，进而研究、评估材料的机械性能。
这些数据对于材料的优化设计和选择具有重要参考价值。
总之，应变片测试是一种可靠的工程测试方法，通过测量导线电阻的变化，可以获取物体在应力作用下的变形情况和应变信息。
在实际工程中，它可以被广泛应用于结构安全评估、汽车工程、航空航天工程和材料研究等领域，为工程设计和材料选择提供重要的参考数据。
应变片测试原理及在实际工程中的应用
应变片测试原理及在实际工程中的应用引言：应变片是一种常见的测量应力和应变的传感器，广泛应用于各个领域的工程实践中。
本文将介绍应变片测试的基本原理，并探讨其在实际工程中的应用。
一、应变片测试的基本原理应变片是一种通过测量物体的表面应变来反映物体受力情况的传感器。
其基本原理是利用应变电阻效应，即当金属材料受到应变时，其电阻值也会相应发生变化。
应变片通常由金属材料制成，其表面涂覆有一层薄膜电阻材料，在应变作用下，电阻材料的电阻值会发生变化，通过测量电阻值的变化，可以计算出物体的应变量。
在实际应用中，应变片通常被粘贴或焊接在被测物体的表面上，当物体受到外界力的作用时，应变片也会发生相应的应变。
应变片上的电阻值变化可以通过电桥电路或其他测量电路进行检测和测量，从而得到物体的应变量。
根据测量电路的不同，可以获取不同类型的应变数据，如应变量、应力等。
二、应变片测试在实际工程中的应用1. 结构安全评估应变片测试在结构安全评估中起着重要作用。
通过在建筑物、桥梁、航空航天器等结构物上安装应变片，可以实时监测结构物的应变变化，以评估其安全性。
例如，在地震工程中，通过监测建筑物的应变变化，可以判断其在地震时的变形情况，从而提前采取相应的防护措施，保障人员的安全。
2. 材料研究与开发应变片测试在材料研究与开发领域也得到了广泛应用。
通过在材料表面贴附应变片，可以实时监测材料在不同应变条件下的性能变化。
例如，在新材料的研究过程中，可以通过应变片测试来评估材料的强度、刚度等力学性能，从而优化材料的配方和制备工艺。
3. 汽车工程应变片测试在汽车工程中也有重要应用。
通过在汽车车架、悬挂系统等关键部位安装应变片，可以实时监测汽车受力情况，评估车辆的安全性和舒适性。
例如，在汽车碰撞测试中，可以通过应变片测试来测量车身在碰撞过程中的应变量，从而评估车辆的结构强度和安全性能。
4. 电子设备制造应变片测试在电子设备制造中也得到了广泛应用。
通过在电子设备的印刷电路板上安装应变片，可以实时监测设备在工作过程中的应变变化，评估设备的稳定性和可靠性。
应变计的原理
应变计的原理应变计是一种用于测量物体受力时变形情况的仪器，它通过测量物体受力时的形变来反映受力情况，是工程领域中常用的一种测试工具。
应变计的原理是基于材料的应变-应力关系，通过测量材料的应变来推断受力情况。
下面将详细介绍应变计的原理及其相关知识。
首先，应变计的工作原理是基于胡克定律。
胡克定律是指在弹性变形范围内，应变与应力成正比。
这意味着当物体受到外力作用时，会产生相应的应变，而应变计就是利用这一原理来测量物体受力时的应变情况。
应变计通常是将金属或半导体材料制成细长形状，并粘贴或固定在被测物体表面，当被测物体受力时，应变计也会产生相应的应变，通过测量应变计的电阻值变化来间接反映受力情况。
其次，应变计的原理还涉及应变测量方法。
应变计可以通过电阻应变测量法、电容应变测量法、光学应变测量法等多种方式来实现应变测量。
其中，电阻应变测量法是应变计中应用最为广泛的一种方法。
它利用应变计材料的电阻随应变而发生变化的特性，通过测量电阻值的变化来间接反映物体受力时的应变情况。
而电容应变测量法则是利用应变导致电容器介电常数变化的原理来测量应变。
光学应变测量法则是利用应变导致光学性质发生变化的原理来测量应变。
这些方法各有优缺点，可以根据具体需求选择合适的应变测量方法。
此外，应变计的原理还涉及应变计的精度和灵敏度。
应变计的精度和灵敏度是衡量其性能优劣的重要指标。
精度是指应变计输出值与实际值之间的误差程度，而灵敏度则是指应变计对应变的检测能力。
一般来说，精度越高、灵敏度越大的应变计可以提供更为准确的受力信息，因此在实际应用中需要根据具体需求选择合适的应变计。
总之，应变计是一种通过测量物体受力时的应变情况来反映受力情况的仪器，其原理基于材料的应变-应力关系。
通过应变计的应变测量方法、精度和灵敏度等指标的选择，可以实现对物体受力情况的准确测量。
应变计在工程领域中具有广泛的应用，对于工程设计、结构分析、材料研究等方面起着重要作用。
动态应变测量原理及应用
动态应变测量原理及应用动态应变测量原理及应用动态应变测量是指在动态载荷作用下，测量物体内部应变变化的过程。
它广泛应用于精密机械、飞行器、车辆等领域，可以帮助工程师了解物体受力的情况，从而优化设计和提高安全性能。
本文将介绍动态应变测量的原理和应用。
一、动态应变测量原理动态应变测量原理可以归纳为以下三个方面：1. 应变传感器：应变传感器是一种能够检测物体变形的传感器。
在动态应变测量中，常使用的应变传感器有电阻片、应变片和光栅法应变仪等。
电阻片是一种基于电阻变化与应变成正比的传感器，常用于小应变范围内的测量；应变片是一种基于金属电阻材料的传感器，常用于高精度和高灵敏度的测量；光栅法应变仪是一种通过光学原理测量位移的传感器，可用于测量高频率和大变形的物体。
2. 信号处理：在应变传感器输出信号的基础上，需要进行信号放大、滤波、采样和数据处理等步骤。
信号放大可以将传感器输出的微小信号放大到可读范围内；滤波可以排除传感器输出的噪声干扰信号；采样可以对信号进行数字化处理；数据处理可以将采样的数据进行处理分析，提取有用信息。
3. 数据分析：对于动态应变测量数据，需要进行数据分析以提取有用信息。
分析方法包括频率分析、波形分析、时域分析和谱分析等。
频率分析可以将测量数据分解成不同频率的成分，进一步分析物体受力情况；波形分析可以分析物体受力的变化趋势；时域分析可以分析物体内部结构的应变分布情况；谱分析可以对原始信号进行分解和重构，提取有用信息。
二、动态应变测量应用动态应变测量广泛应用于航空航天、汽车、机械制造等领域。
以下是动态应变测量的一些常见应用：1. 飞行器：动态应变测量可帮助工程师了解飞行器在高速飞行和大振幅飞行时的应变情况，从而分析飞行器受力情况，优化设计和提高安全性能。
2. 汽车：动态应变测量可用于汽车零部件的疲劳寿命测试，通过测量汽车零部件在路面不平和高速行驶等条件下的应变变化，研究其疲劳成因，寻找防止和延长疲劳寿命的方法。
应变测试原理
应变测试原理应变测试是一种用来测量物体在受力作用下产生的形变的测试方法。
在工程领域中，应变测试被广泛应用于材料性能评估、结构健康监测、产品设计优化等方面。
了解应变测试的原理对于工程技术人员来说至关重要，因此本文将对应变测试的原理进行详细介绍。
首先，应变测试的原理基于胡克定律，即应变与应力成正比。
当外力作用于物体时，物体内部会产生应变，而应变与外力的大小成正比。
通过测量物体在受力作用下的应变，可以间接地推断出物体所受的应力大小，从而对物体的性能进行评估。
其次，应变测试的原理还涉及到应变测量的方法。
常见的应变测量方法包括电阻应变片法、光栅应变测量法、应变片法等。
其中，电阻应变片法是应变测试中最常用的方法之一。
它利用电阻应变片的电阻值随应变而发生变化的特性，通过测量电阻值的变化来间接测量物体的应变。
光栅应变测量法则是利用光栅干涉的原理，通过测量光栅干涉条纹的位移来获取物体的应变信息。
这些方法都是基于物体在受力作用下产生的微小形变来进行测量的。
另外，应变测试的原理还涉及到应变测量的精度和灵敏度。
在实际工程应用中，对于不同材料和结构，需要选择合适的应变测量方法和仪器设备，以确保测量结果的准确性和可靠性。
同时，还需要考虑测量环境的影响，如温度、湿度等因素对应变测试的影响，以保证测试结果的准确性。
最后，应变测试的原理还包括数据分析和结果解读。
通过对应变测试数据的分析，可以得到物体在受力作用下的应变分布情况，进而推断出物体的应力分布情况。
这对于评估材料的性能、分析结构的受力情况具有重要意义。
同时，还需要结合工程实际，对测试结果进行合理的解读和应用，以指导工程设计和实际应用。
综上所述，应变测试的原理涉及到胡克定律、应变测量方法、测量精度和灵敏度、数据分析和结果解读等方面。
了解应变测试的原理对于工程技术人员来说至关重要，可以帮助他们更好地应用应变测试技术，提高工程设计和实际应用的效率和可靠性。
希望本文对于读者理解应变测试的原理有所帮助。
应变测试原理
应变测试原理应变测试是一种用来测量材料或结构在受力作用下产生的变形量的测试方法。
在工程领域中，应变测试是非常重要的一项技术，它可以帮助工程师们了解材料的性能和结构的稳定性，从而为工程设计和材料选择提供重要参考。
本文将介绍应变测试的原理及其在工程领域中的应用。
应变测试的原理主要是利用应变计来测量材料或结构在受力作用下的变形量。
应变计是一种精密的传感器，它可以将材料或结构受到的应变转化为电信号输出。
应变计的工作原理是基于材料的电阻变化，当材料受到拉伸或压缩时，其电阻值会发生变化，应变计可以通过测量电阻值的变化来确定材料的应变量。
通过将应变计粘贴或固定在被测材料或结构上，就可以实时监测其受力情况和变形情况。
在进行应变测试时，首先需要选择合适的应变计，并将其安装在被测材料或结构上。
然后，施加外力或加载到被测材料或结构上，通过应变计输出的电信号，可以得到材料或结构在受力作用下的应变量。
根据应变测试得到的应变数据，可以进一步分析材料的应力-应变关系、材料的强度和刚度等重要参数，为工程设计和材料选择提供依据。
在工程领域中，应变测试被广泛应用于材料和结构的性能评价、材料的疲劳寿命预测、结构的健康监测等方面。
通过应变测试，工程师们可以及时发现材料或结构的变形和损伤情况，预测其寿命和稳定性，从而采取相应的措施进行修复或加固。
此外，应变测试还可以用于新材料的研发和性能评价，通过对材料在受力作用下的应变情况进行测试，可以全面了解材料的性能和特点，为材料的应用提供科学依据。
总的来说，应变测试是一项重要的工程技术，它通过测量材料或结构在受力作用下的变形量，为工程设计、材料选择和结构健康监测提供了重要的数据支持。
随着科学技术的不断发展，应变测试技术也在不断创新和完善，相信在未来的工程领域中，应变测试将发挥更加重要的作用，为工程安全和可靠性提供更加全面的保障。
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应力应变测试原理
电阻应变测量方法是将应变转换成电信号进行测量的方法，简称电测法。
电测法的基本原理是：将电阻应变片（简称应变片）粘贴在被测构件的表面，当构件发生变形时，应变片随着构件一起变形，应变片的电阻值将发生相应的变化，通过电阻应变测量仪器（简称电阻应变仪），可测量出应变片中电阻值的变化，并换算成应变值，或输出与应变成正比的模拟电信号（电压或电流），用记录仪记录下来，也可用计算机按预定的要求进行数据处理，得到所需要的应变或应力值。
其工作过程如下所示：
应变——电阻变化——电压（或电流）变化——放大——记录——数据处理
电测法具有灵敏度高的特点，应变片重量轻、体积小且可在高（低）温、高压等特殊环境下使用，测量过程中的输出量为电信号，便于实现自动化和数字化，并能进行远距离测量及无线遥测。
(R=ρL/A)
在使用应变片测量应变时，必须用适当的办法测量其电阻值的微小变化。
为此，一般是把应变片接入某种电路，让其电阻值的变化对电路进行某种控制，使电路输出一个能模拟该电阻值变化的信号，然后，只要对这个电信号进行相应的处理就行了。
常规电测法使用的电阻应变仪的输入回路叫做应变电桥，它是以应变片作为其部分或全部桥臂的四臂电桥。
它能把应变片电阻值的微小变化转化成输出电压的变化。
在此，仅以直流电压电桥为例加以说明。
一、电桥的输出电压
电阻应变仪中的电桥线路如图A -4所示，它是以应变片或电阻元件作为电桥桥臂。
可取1R 为应变片、1R 和2R 为应变片或1R ～4R 均为应变片等几种形式。
A 、C 和B 、D 分别为电桥的输入端和输出端。
根据电工学原理，可导出当输入端加有电压I U 时，电桥的输出电压为
()()I
43214
231O U R R R R R R R R U ++-=
当0O =U 时，电桥处于平衡状态。
因此，电桥的平衡条件为4231R R R R =。
当处于平衡的电桥中各桥臂的电阻值分别有1R ∆、2R ∆、3R ∆和4R ∆的变化时，可近似地求得电桥的输出电压为
⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛∆-∆+∆-∆≈
44332211I O 4R R R R R R R R U U 由此可见，应变电桥有一个重要的性质：应变电桥的输出电压与相邻两桥臂的电阻变化率之差、相对两桥臂电阻变化率之和成正比。
对于平衡电桥，如果相邻两桥臂的电阻变化率大小相等、符号相同，或相对两桥臂的电阻变化率大小相等、符号相反，则电桥将不会改变其平衡状态，即保持0=O U 。
如果电桥的四个桥臂均接入相同的应变片，则有
()4321I
O 4
εεεε-+-=
KU U 式中，1ε～4ε分别为接入电桥四个桥臂的应变片的应变值。
C D B A
U O
I
U 2R R 14
R R 3
图A -4 电桥原理
电阻应变片
电阻应变片的构造和类型
电阻应变片的构造很简单，把一根很细的具有高电阻率的金属丝在制片机上按图A-1所示的那样排绕后，用胶水粘结在两片薄纸之间，再焊上较粗的引出线，成为早期常用的丝绕式应变片。
应变片一般由敏感栅（即金属丝）、粘结剂、基底、引出线和覆盖层五部分组成。
若将应变片粘贴在被测构件的表面，当金属丝随构件一起变形时，其电阻值也随之变化。
常用的应变片有：丝绕式应变片（图A -1）、短接线式应变片和箔式应变片（图A -2）等。
它们均属于单轴式应变片，即一个基底上只有一个敏感栅，用于测量沿栅轴方向的应变。
如图A -3所示，在同一基底上按一定角度布置了几个敏感柵，可测量同一点沿几个敏感栅栅轴方向的应变，因而称为多轴应变片，俗称应变花。
应变花主要用于测量平面应力状态下一点的主应变和主方向。
图A -1 应变片的构造 图A -2 箔式应变片
（a ） （b ） （c ）
图A -3 应变花
（a ） 90应变花；（b ） 45应变花；（c ） 120应变花
工作片
补偿片
应变片的粘贴
1、粘贴前的准备
首先用砂轮将被测件表面打磨平滑，再用砂布磨光（180目的砂布），打磨面积为应变片的3-5倍，用划针轻划线定出切片方位和确切位置。
2、贴片
贴片前用洁净的脱脂棉蘸丙酮把被测件的表面擦洗干净，棉球一点黑也没有为干净。
在零件表面滴一滴502胶水，用牙签将胶水摊薄摊匀，用镊子调整应变片的位置和角度，在应变片上垫一层聚乙烯薄膜，用大拇指滚压挤出多余的胶水和气泡，并用手指按压几秒至十几秒，待胶水初步固化后抬开手指。
贴好的应变片应保证胶层均匀、位置准确、无气泡，在室温下放置数小时即可充分固化。
3、引线的焊接
用电烙铁将应变片的引线、仪器上的导线都焊接到对应的接线端子上。