电阻应变仪
电阻应变仪
电阻应变仪一．用途电阻应变仪是用来测量构件或机械零件变形（线变形）的仪器。
这种仪器具有灵敏度高、体积小、便于远距离测量等优点。
它是电测法的主要仪器，对于验证设计理论、检验工程质量，以及决定正确的设计方案，都简便可靠。
因此它被广泛地应用于各类工程的应力分析实验中。
二．基本原理电阻应变仪主要由电阻应变片和应变仪两部分组成。
其工作原理是，把非电量的变形变化转变为电量的变化，即利用贴在构件上的电阻应变片随同构件一起变形引起电阻的改变，通过电子仪器测量此电阻的改变量，就可以求得构件所贴部位的应变。
1．电阻应变片电阻应变片由直径为0.02~0.05mm的康铜丝或镍铬丝制成的。
为使合金丝在标距内获得较大的工作长度，通常将合金丝绕成栅型。
合金丝的两边贴以绝缘薄纸，以免与试件直接接触。
两端用直径为0.1~0.2mm 的铜丝引出，L为标距，通常为1~100mm。
一般电阻应变片的电阻值为120Ω。
使用时，用特制的胶水将电阻片贴在试件的欲测部位，当试件受力在该处沿电阻丝方向发生线变形时，电阻丝也随着一起变形（伸长或缩短），因而使电阻丝的电阻发生改变（增大或缩小）。
从物理学可知，长度为，直径为的金属电阻丝，其电阻值为若使金属电阻丝产生拉伸（或压缩）变形，则金属丝的长度、横截面积和电阻率都将变化，金属丝电阻值的相应变化量由下式求得其中又有，所以将等式两边除以得实验证明，在金属丝弹性范围内，是一常数，故令（称为灵敏系数）于是，我们得到式中K称为电阻应变片的灵敏系数，它的数值与电阻丝的材料及绕线方式有关，一般K值在2.0左右。
2．温度变化对应变片的影响和温度补偿片粘贴在测点上的应变片，若周围环境温度变化时，其电阻值也将产生改变，原因有二：（1）敏感栅电阻值随温度而改变温度时，敏感栅的电阻值为——温度在零度是敏感栅的电阻值——敏感栅的电阻温度系数当温度改变为时，应变片的阻值将改变（2）应变片线膨胀系数和测点材料线膨胀系数不同使应变片电阻变化当温度改变为时，应变片敏感栅的长度变化：测点材料的长度变化：长度变化的差值：因为，，所以因此，实验过程中如果温度变化，则应变片电阻的变化量为在常温应变测量中，常利用电桥原理，采用温度补偿片来消除温度变化的影响。
静态电阻应变仪原理
静态电阻应变仪原理静态电阻应变仪原理是一种用来测量材料的静态电阻应变的仪器。
在材料受力或应力作用下，其内部结构的形态和排列会发生改变，从而使材料相应的电阻发生变化。
这种基于电阻变化原理的应变测量方法可以应用于多种材料的力学性能研究和工程应用。
静态电阻应变仪的原理主要分为两个方面：一是基于电阻的线性变化原理，即弹性材料受力后其电阻值会按一定比例变化；二是基于电流的测量原理，通过测量材料中流过的电流来间接反映其电阻变化。
下面将具体介绍这两个方面。
第一个原理是基于电阻的线性变化原理。
当材料受到力或应力作用时，其内部结构的排列方式发生变化，导致电子在材料内部运动的路径变化，从而改变了材料的电阻。
根据欧姆定律，电阻的变化会导致电流的大小发生变化。
静态电阻应变仪在应变计的两端加上恒定电流，通过测量电流的变化来计算电阻变化，从而获得材料的应变信息。
第二个原理是基于电流的测量原理。
静态电阻应变仪通过测量电流的大小来间接测量材料的电阻变化。
电路中通过应变计的恒定电流被材料接收，而材料的电阻随着力或应力的改变而改变，从而导致电流的大小发生变化。
改变的电流信号被传感器采集，经过放大和滤波等处理之后，通过数模转换器转换成数字信号，并通过计算和分析获得材料的应变信息。
静态电阻应变仪的工作原理可以简单地归结为：通过加上恒定电流，测量电流大小的变化来间接测量材料电阻的变化，从而计算出材料的应变。
静态电阻应变仪的主要特点有以下几个方面：一是灵敏度高，可以测量微小应变；二是测量范围宽，可以测量各种不同材料的应变；三是测量结果准确可靠，精度高；四是具有较好的稳定性和重复性，可以长时间连续工作。
总之，静态电阻应变仪是一种基于电阻变化原理的应变测量仪器。
它通过测量材料电阻的变化来间接反映材料的应变变化。
静态电阻应变仪具有高灵敏度、宽测量范围、准确可靠、稳定性好等特点，因此在材料力学性能研究和工程应用中得到了广泛应用。
2024年电阻应变仪市场发展现状
电阻应变仪市场发展现状引言电阻应变仪是一种广泛应用于材料工程、机械工程、土木工程等领域的测量设备，用于检测材料在受力时的应变情况。
随着技术的不断进步和应用领域的拓展，电阻应变仪市场也在不断发展。
本文将对电阻应变仪市场的发展现状进行分析，并讨论未来的发展趋势。
市场概述电阻应变仪市场在过去几年中取得了较快的增长。
随着制造业的发展和对材料性能要求的提高，对电阻应变仪的需求也不断增加。
电阻应变仪能够提供精确的材料应变数据，可以帮助工程师们评估材料的强度、性能和可靠性。
市场驱动因素制造业的发展制造业是电阻应变仪市场的主要驱动力之一。
随着制造业的发展，对材料性能的要求越来越高。
电阻应变仪能够提供高精度的应变测量，帮助制造商提高产品质量，并监测产品在使用过程中的应变情况。
建筑工程的需求电阻应变仪在建筑工程领域也有广泛的应用。
建筑工程需要对材料的强度和耐久性进行评估，以确保建筑物的安全性。
电阻应变仪可以提供准确的应变测量数据，帮助工程师们评估材料的性能，并及时发现潜在的安全隐患。
科学研究的需求科学研究也是电阻应变仪市场的重要驱动力之一。
对材料性能的深入研究需要准确的应变数据。
电阻应变仪可以提供高精度的应变测量，满足科学家们的研究需求，并帮助他们更好地理解材料的本质。
市场挑战技术限制电阻应变仪在测量过程中存在一定的技术限制。
一方面，电阻应变仪对样品的几何形状和尺寸有一定的要求，不适用于某些复杂形状的样品。
另一方面，电阻应变仪的测量范围有限，对大应变或小应变的测量可能存在一定的误差。
市场竞争电阻应变仪市场竞争激烈，市场上存在众多的厂商和品牌。
供应商之间的竞争主要体现在产品性能和价格上。
在竞争激烈的市场环境中，供应商需要不断创新，提高产品性能，以吸引更多的客户。
市场前景电阻应变仪市场有望继续保持稳定增长。
随着制造业的发展和技术的进步，对电阻应变仪的需求将不断增加。
此外，建筑工程和科学研究等领域的需求也将推动市场的发展。
电阻应变计测量原理实验报告
电阻应变计测量原理实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入理解电阻应变计的测量原理，并通过实际操作和数据测量，掌握电阻应变计在应力应变测量中的应用。
二、实验原理电阻应变计是一种能将构件上的应变变化转换为电阻变化的传感元件。
其工作原理基于电阻丝的应变效应，即电阻丝的电阻值会随着其长度的变化和横截面积的改变而发生相应的变化。
当电阻丝受到拉伸或压缩时，其长度会增加或减少，同时横截面积也会相应地减小或增大。
根据电阻的计算公式：＼（R ＝＼rho\frac{l}｛S}＼）（其中\（R\）为电阻，＼（＼rho\）为电阻丝材料的电阻率，＼（l\）为电阻丝的长度，＼（S\）为电阻丝的横截面积），电阻丝的电阻值会发生改变。
通常将电阻应变计粘贴在被测构件的表面，当构件发生变形时，应变计随之变形，从而产生电阻变化。
通过测量电阻的变化，并根据应变计的灵敏系数，可以计算出构件表面的应变值。
三、实验设备及材料1、电阻应变仪2、静态电阻应变仪3、等强度梁实验装置4、电阻应变计若干5、连接导线若干四、实验步骤1、准备工作检查实验设备是否完好，确保电阻应变仪和静态电阻应变仪正常工作。
选择合适的电阻应变计，并对其进行外观检查，确保无损坏。
2、粘贴电阻应变计对待测构件（等强度梁）的表面进行清洁处理，去除油污、锈迹等，以保证应变计能够牢固粘贴。
在预定的测量位置上，使用胶水将电阻应变计粘贴在构件表面，并确保粘贴平整、无气泡。
3、连接导线将电阻应变计的引出线与连接导线焊接或用夹子连接牢固。
按照实验仪器的要求，将连接导线正确连接到电阻应变仪的相应接口上。
4、调试仪器打开电阻应变仪和静态电阻应变仪，进行预热和调试。
设置仪器的参数，如测量范围、灵敏系数等。
5、加载实验使用加载装置对等强度梁施加逐渐增加的载荷。
在加载过程中，观察电阻应变仪上的读数变化，并记录相应的数据。
6、重复实验为了提高实验数据的可靠性，重复加载实验若干次，并记录每次实验的数据。
动态电阻应变仪
动态电阻应变仪仪器概述动态电阻应变仪是一种用于测量材料动态应变特性的仪器，主要应用于材料动态力学性能测试、材料高速碰撞试验、爆炸冲击试验等领域。
该仪器利用负载电阻和微弱电压的变化来测量材料的应变特性和变形速率。
工作原理动态电阻应变仪的工作原理是利用材料在受到外力作用时发生的应变使其电阻发生变化。
仪器的测试电路包括电流源、负载电阻、标准电阻和电压输入模块。
当电流通过测试物体时，其电阻随着受力的大小和方向发生变化，可以通过电压输入模块感测到电阻的变化，从而得到受力和应变的关系。
仪器特点动态电阻应变仪具有以下特点：1.高灵敏度：该仪器所采用的负载电阻和标准电阻均具有高灵敏度，可以精确测量材料的微小变化。
2.宽测试范围：该仪器可测试多种材料的动态应变特性，与材料的硬度、密度、形状等因素无关。
3.高精度：该仪器具有高精度、高分辨率的特点，可测量微弱应变信号。
4.易操作：该仪器操作简单，易于掌握，方便实用。
应用领域由于动态电阻应变仪可以对材料动态应变特性进行精确测量，因此在材料科学和工程领域有着广泛的应用。
主要应用于以下领域：1.材料的高速碰撞试验：在汽车和船舶设计中，需要对部件在高速碰撞时的应力和变形进行测试，动态电阻应变仪可以精确测量碰撞时的应变和变形速率。
2.爆炸冲击试验：在军事和民用领域，需要对材料在爆炸冲击下的变形和破坏行为进行测试，动态电阻应变仪可对这些变化进行精确的记录和分析。
3.动态力学性能测试：在材料科学和工程领域，需要对材料的动态力学特性进行测试，例如材料的弹性模量、泊松比、动态损伤特征等。
总结动态电阻应变仪是一种精密测量材料动态应变特性的仪器，在材料科学和工程领域有着广泛的应用。
其高灵敏度、宽测试范围、高精度和易于操作的特点，使其成为材料科学和工程领域不可或缺的测试仪器之一。
静态电阻应变仪的工作原理
简述静态电阻应变仪的原理
专门用于测量结构或部件的静态应变的仪器装置叫做静态电阻应变仪。
静态电阻应变仪用电学方法测量不随时间变化或变化极为缓慢的静态应变。
它由测量电桥、放大器、显示仪表和读数机构等组成。
贴在被测构件上的电阻应变计接于测量电桥上。
构件受载变形时，测量电桥有电压输出，经放大器放大后由显示仪表指示出相应的应变值。
静态电阻应变仪每次只能测出一个点的应变。
进行多点测量时可配以预调平衡箱。
所有测点的应变计均预先接在平衡箱各点上，然后靠开关逐点转换接入应变仪。
静态电阻应变仪是利用金属材料的特性的特征，将非电量的变化转换成电量的变化的测量仪器，应变测量的转换元件——应变片，若用粘贴剂将应变片牢固固定地粘贴在试件上，当被测试件受到外力作用长度发生变化时，粘贴在试件上应变片的电量值也随着发生了△R的变化，这样就把机械量——变形转换成电量（电阻值的变化）。
这个变化量经放大器放大后，通过A/D转换过，就可以直接读出应变值，完成了非电量的电测。
应变仪使用说明书
YJ-4501A静态数字电阻应变仪使用说明书上海疆海工贸有限公司南京航空航天大学监制一． 概述电阻应变仪是实验应力分析中电测法所必需的测试仪器。
随着科学技术不断发展，测试仪器也在日新月异地发展。
我们集多年应变电测技术的实践工作经验，并总结了电测实验教学、力学实验教学以及科研、生产、现场测试等实践工作中的经验，研究开发了适用于现代教学、科研、生产及应变测试的新一代的测试仪器——YJ-4501A 静态数字电阻应变仪。
YJ-4501A 静态数字电阻应变仪采用直流电桥、低漂移高精度放大器、大规模集成电路、A/D 转换器及微计算机技术并带有RS-232接口。
具有4 1/ 2 位数字显示，测量简便精度高、准确可靠稳定性好、易于组成测试网络、便于维修等优点。
本机带有12个通道，并可扩展测量通道。
YJ-4501A 静态数字电阻应变仪适用于航空航天、机械制造、土木建筑、水力发电、机车车辆、铁路运输、汽车结构、矿井设备、船舶、桥梁等研究、制造机构中的应变测试。
如配接相应的传感器，可测量重力、压力、扭矩、位移、温度等物理量。
二．主要技术指标1． 应变测量范围 0~±19999με2． 分辨率 1με/ 每个字3． 测量精度 小于测量值±（0.2%±2个字）4． 稳定性 ±2με/H5． 灵敏系数 1.8~2.56． 电阻平衡范围 0.6Ω7． 电桥电压 直流2V8． 测量通道 12个通道9． 电源电压 交流220V 50HZ10．外形尺寸 370×250×9011．重量 3 KG三．基本工作原理YJ-4501A 静态数字电阻应变仪的基本原理方框图如图1所示：应变测量时，欲测试件或构件表面某点的相对变化量ΔL/L 即应变ε，将阻值为R 的电阻应变片粘贴在试件或构件被测处，当试件或构件受外力作用产生变形时，应变片将随之产生相应的变形，根据金属丝的应变-电阻效应，应变片阻值发生变化，在一定范围内，应变片电阻的相对变化量ΔR/ R 与试件或构件的相对变化量成线性关系，即εK LL K R R =Δ=Δ （1） 式中K 称为应变片的灵敏系数。
第5章应变仪
图5-4 载波放大式静态电阻应变仪
p.10
理论力学
理论力学
（1）测量电桥 它的功能与直流放大式电阻应变仪相同，电桥输入端的桥压为振荡器 提供的正弦式载波电压。测量电桥包括电阻、电容平衡电路。 （2）读数电桥 要求精度较高的仪器（例如YJ－5型静态应变仪）都设有读数电桥， 它的四个桥臂由高精度的可调电阻器构成，且与测量电桥用同一载波振荡 器供电。读数电桥与测量电桥在输出端是串联的。 当测量电桥因感 受应变而输出一个等幅电压时，指示器指针偏移，调整读数桥桥臂电阻值， 使之输出一个与测量电桥输出电压等幅、相位相反的电压，这两个电压的 迭加结果，使输入放大器的电压为零，指示器的指针又重新指零。读数桥 上各可调电阻的电阻变化换算成相应的应变值。因此，在仪器的刻度盘上 可直接读出应变值。 （3）交流放大器 交流放大器的作用是将测量电桥输出的微弱电压信号放大。 （4）相敏检波器 由于应变仪采用了交流供压载波放大的型式，由放大器输出的信号 是由被测应变信号对载波进行调幅后的调制信号，这个信号虽含有被测信 号的特征，但还不是被测信号的原型，不能分辨应变的性质是正应变还是 负应变。相敏检波器的功能就是使通过相敏检波的调制信号恢复原正负应 变的性质。
理论力学
理论力学
第五章 电阻应变仪
第一节 电阻应变仪的工作原理
在第四章中介绍了使用电阻应变片测量应变是利用应变 片的电阻应变效应，由式（4-2）可得
1 R K R
（5-1）
式（5-1）中为应变片灵敏系数；R为应变片原始电阻；为应 变片电阻改变量。
p.1
理论力学
理论力学
一、直流电桥
图5-1为惠斯登电桥的原理 图。电桥中的电阻Rl、R2、R3和 R4组成四个桥臂AB、BC、CD和DA。 当四个桥臂的电阻值相等时电桥 平衡，则BD之间的输出电压。若 电桥中的任意一个电阻发生变化， 电桥平衡被破坏，输出电压不再 为零，所以电压定量地反映了桥 臂电阻值的变化。
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3 电阻应变仪 1．电阻应变仪的组成
电阻应变仪是把电阻应变量测系统中放大与指示（记录、显示）部分组合在一起的量测仪器，主要由振荡器、量测电路、放大器、相敏检波器和电源等部分组成，把应变计输出的信号进行转换、放大、检波以及指示或记录。
2．电阻应变仪的原理
电阻应变仪的测量原理是通过惠斯登电桥 ，将微小电阻变化转变为电压或电流变化，惠斯登电桥是由4个电阻1R 、2R 、3R 和4R 组成，如图所示，4个电阻构成电桥的4个桥臂。
根据电工学原理，在电桥的B 、D 端输出电压为BD U 与电桥的A 、C 端的输入电压AC U 的关系为：
()()
42314
231R R R R R R R R U U AC
BD ++-= （ 8）
当4个电桥的电阻满足式3.2.9时，电桥的输出电压为零。
这种状态称为平衡状态。
3
4
21R R R R = （ 9） 假设初始状态为平衡状态，受力后桥臂电阻分别有微小的电阻增量1R ∆、
2R ∆、3R ∆和4R ∆，这时电桥输出电压的增量BD U ∆为
BD U ∆＝AC U R R R R R R R R R R R R R R R R ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆-∆++∆-∆+））（（）（44332
434322
1
122121() （ 10） 图 6 惠斯登电桥
R 1
R 2
R 4
R 3
B
A
C
B U AC
U
4．测量电路
根据桥臂上受试验对象的应变变化而改变的电阻应变片（工作应变片）的数量，测量方式主要有：全桥电路、半桥电路和1/4桥电路。
（1）全桥电路
全桥电路就是在量测桥的四个桥臂上全部接入工作应变片，其中相邻臂上的工作片兼作温度补偿片，现假定选取的四个桥臂应变片的阻值都相等（全等臂电桥），即1R ＝2R ＝3R ＝4R ＝R ，且每个应变片的灵敏系数K 也相同，则上式变为：
BD U ∆＝
）
（4
4
332211ΔΔΔΔ4R R R R R R R R U AC -+-＝)(4K 4321εεεε-+-AC U （ 11） （2）半桥电路
半桥电路是由两个工作片和两个固定电阻组成，则
BD U ∆＝
）
（22
114R R R R U AC ∆-∆＝)(4
K 21εε-AC U （ 12） （3）1/4桥电路
1/4桥电路常用于量测应力场里的单个应变，即只有1R 变化，而2R 、3R 和4
R 不变化，则
BD U ∆＝
4AC U 1
1
R R ∆＝14K εAC U （ 13） 5．多点测量线路
进行实际测量时，一个测点显然是不可取的，因而要求应变仪具有多个测量桥，这样就可以进行多测点的测量工作。
多点测量线路主要有工作肢转换法和中线转换法。
工作肢转换法每次只切换工作片，温度补偿片为公用片；中线转换法每次同时切换工作片和补偿片，通过转换开关自动切换测点而形成测量桥。
6．温度补偿
由于环境温度变化的影响，通过应变片的感受，可引起电阻应变仪指示部分的示值变动，这种变动称为温度效应。
而电阻丝通常为镍铬合金丝，温度变动1℃，将产生相当于钢材应力为14.7N/mm 2的示值变动，这一量不能忽视，必须设法加以消除。
消除温度效应的方法称为温度补偿。
温度补偿可采用温度补偿片
法、工作片互补法和温度自补偿片法三种。
（1）温度补偿片法
试验时，选一个与试件材质相同的温度补偿块粘贴补偿片（应变片规格、粘贴工艺，温度环境与工作片相同），用相同的导线接在桥路工作臂的邻臂上，如图 7所示。
根据电桥邻臂输出相减的原理，达到温度效应所产生的应变得以消除的目的。
这个粘贴在温度补偿块上，只发生温度效应的应变片，称为温度补偿片，这种方法称为温度补偿片法。
通常，1个温度补偿片可以补偿1个工作应变片，也可以补偿多个工作应变片，分别称为单点补偿和多点补偿。
对导热性较好的材料，应变片通电后散热较快，可以采用1个补偿片补偿10个工作应变片，如钢材；而混凝土等材料散热性能差，1个补偿片连续补偿的工作应变片不宜超过5个，最好使用单点补偿。
（2）工作片互补法
某些被测结构或构件存在着应变符号相反、比例关系已知和温度条件相同的2个或4个测点时，可以将这些应变片按照符号不同，分别接在相应的邻臂上，这样，在等臂的条件下，这些工作应变片互为温度补偿片，可消除温度效应的影响，如图3.2.8所示。
但工作片互补法不适用于混凝土等非匀质材料。
以上两种方法都是通过桥路连接方法实现温度补偿的。
（3）温度自补偿应变片法
温度自补偿片。
现有的STC 片的基本型式分为两单元片、一单元片和通用型温度补偿片三种。
两单元温度自补偿片由两组金属丝栅串联组成。
其中一组有负的电阻温度系
图 7 温度补偿应变片法桥路连接示意
图3.2.8 工作应变片温度互补偿法桥路示意
2
R 1
R 3
R 4R A
B
C
D
P
数，另一组有正的电阻温度系数。
调整两组丝栅的长度，使其净电阻温度系数能抵消由于应变片贴在特定材料上因膨胀系数不一致而引起的电阻变化。
这种应变片是为具有相应膨胀系数的材料专门设计的。
一单元温度自补偿片中电阻丝栅的制做，要求其使特定电阻所引起的电阻变化，恰好与因应变片与试件的线胀系数不同而引起的阻值变化大小相等，符号相反。
通用型STC 温度自补偿片是一种单元片，两个单元的相对效应可以通过改变
外电路来谓整。
图9为这种应变片的电路，其中G R 和T R 互为工作片和补偿片，
LG R 和LT R 为各自的导线电阻，B R 为可变电阻，加以调节可给出预定的最小应变。
（a ） （b ）
图9 普通温度自补偿片
（a ）两单元温度自补偿片STC ；（b ）电路图
R T ＝ 补偿电阻； R G －工作电阻； R LT －补偿臂导线电阻； R LG －工作臂导线电阻； R B －镇流电阻器
输入 输入 输出 输出。