建筑结构实验报告之电阻应变片灵敏系数的测定
电阻应变片灵敏系数K的测定
• 3. 记录挠度计上千分表的初读数 fo 分别加1公斤、
2公斤、3公斤、4公斤砝码, 测量千分表读数 fe 和
各应变片指示应变读数, 列表记录和整理数据。
• 4. 第一次加卸载分级 (1公斤)进行, 记录加卸载各
级千分表和应变仪读数。以后继续加卸载两次 , 每
次直接加到 最大荷载(4 公斤)不再分级。记录千分
表和应变仪读数 , 取三次的平均值, 计算每个应变
片的灵敏系数。i=1，2，3.....。
• 5. 取各应变片的总平均值为灵敏系数并计算相对
标准偏差。
•
S 1 K K
(K
i 1
n
2 i
K) 1000 0
n 1
• 五、实验报告要求
• 1. 简述实验步骤。 • 2. 记录和计算各应变片灵敏系数, 平均值及相对 标准误差。 • 3. 用分级载荷下测量各应变片的和梁应变数据， 作图并讨论与ε 之间的关系。 • 4. 讨论这种测定灵敏系数方法的误差
• 1. 测量和记录等强度梁厚度 h (用千分尺)和挠 度计跨度度 l (用卡尺)。 • 2. 安装等强度梁和挠度计, 将等强度梁上纵向 4~6 枚应变片按半桥 (以等强度梁上纵向的应变 片为工作桥臂, 温度补偿块上的应变片为补偿桥 臂) 接法接入应变仪和预调平衡箱, 将应变仪所 接各点读数预调到零位。
用千分尺和挠度计跨度度安装等强度梁和挠度计将等强度梁上纵向以等强度梁上纵向的应变片为工作桥臂温度补偿块上的应变片为补偿桥接法接入应变仪和预调平衡箱将应变仪所接各点读数预调到零位
电阻应变片灵敏系数K的测定
一、实验目的
1. 掌握电阻应变片灵敏系数的测定方法。
2. 进一步了解电阻应变片相对电阻变化与所受 应变之间的关系。
电阻应变测量原理及方法
目录电阻应变测量原理及方法 (2)1. 概述 (2)2. 电阻应变片的工作原理、构造和分类 (2)2.1 电阻应变片的工作原理 (2)2.2 电阻应变片的构造 (4)2.3 电阻应变片的分类 (4)3. 电阻应变片的工作特性及标定 (6)3.1 电阻应变片的工作特性 (6)3.2 电阻应变片工作特性的标定 (10)4. 电阻应变片的选择、安装和防护 (12)4.1 电阻应变片的选择 (12)4.2 电阻应变片的安装 (13)4.3 电阻应变片的防护 (14)5. 电阻应变片的测量电路 (14)5.1 直流电桥 (15)5.2 电桥的平衡 (17)5.3 测量电桥的基本特性 (18)5.4 测量电桥的连接与测量灵敏度 (19)6. 电阻应变仪 (24)6.1 静态电阻应变仪 (24)6.2 测量通道的切换 (26)6.3 公共补偿接线方法 (27)7. 应变-应力换算关系 (28)7.1 单向应力状态 (28)7.2 已知主应力方向的二向应力状态 (29)7.3 未知主应力方向的二向应力状态 (29)8. 测量电桥的应用 (31)8.1 拉压应变的测定 (31)8.2 弯曲应变的测定 (34)8.3 弯曲切应力的测定 (35)8.4 扭转切应力的测定 (36)8.5 内力分量的测定 (37)电阻应变测量原理及方法1. 概述电阻应变测量方法是实验应力分析方法中应用最为广泛的一种方法。
该方法是用应变敏感元件——电阻应变片测量构件的表面应变，再根据应变—应力关系得到构件表面的应力状态，从而对构件进行应力分析。
电阻应变片（简称应变片）测量应变的大致过程如下：将应变片粘贴或安装在被测构件表面，然后接入测量电路（电桥或电位计式线路），随着构件受力变形，应变片的敏感栅也随之变形，致使其电阻值发生变化，此电阻值的变化与构件表面应变成比例，测量电路输出应变片电阻变化产生的信号，经放大电路放大后，由指示仪表或记录仪器指示或记录。
应变片的灵敏度系数
应变片的灵敏度系数
答：应变片的灵敏度系数是指在一定条件下，应变片电阻的相对变化与试样长度的相对变化之比。
具体来说，它定义为单位长度变化时电阻的单位变化，即灵敏系数Gf = (R/R)/(l/l)，其中R是标称仪表电阻，R是电阻的变化，l是无压力条件下试样的长度，l是试样长度的变化。
在忽略应变引起的电阻率变化的情况下，应变片的灵敏系数Gf = 1 + 2v，其中v是泊松比。
泊松比v可以定义为横向应变与轴向应变的比值。
此外，半导体应变片和金属应变片的灵敏系数范围也不同。
半导体应变片的灵敏系数k0范围是75\~200，而金属应变片的灵敏系数k0范围是1.5\~2。
请注意，不同的材料和应变片类型会有不同的灵敏度系数，因此在具体应用中需要根据实际情况进行选择和校准。
建筑结构试验 15级实验指导书(给学生)
建筑结构实验15级实验指导书试验四电阻应变片灵敏系数的测定一、实验目的：1、验证变截面等强度试验2、掌握用等强度梁标定灵敏度的测定方法 二、实验设备1、静态电阻应变仪2、等强度梁3、材料力学多功能实验台 三、实验原理1、电阻应变测量原理电阻应变测试方法是用电阻应变片测定构件的表面应变，再根据应变—应力关系（即电阻-应变效应）确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。
这种方法是以粘贴在被测构件表面上的电阻应变片作为传感元件，当构件变形时，电阻应变片的电阻值将发生相应的变化，利用电阻应变仪将此电阻值的变化测定出来，并换算成应变值或输出与此应变值成正比的电压（或电流）信号，由记录仪记录下来，就可得到所测定的应变或应力。
2、测量电路原理通过在试件上粘贴电阻应变片，可以将试件的应变转换为应变片的电阻变化，但是通常这种电阻变化是很小的。
为了便于测量，需将应变片的电阻变化转换成电压（或电流）信号，再通过电子放大器将信号放大，然后由指示仪或记录仪指示出应变值。
这一任务是由电阻应变仪来完成的。
而电阻应变仪中电桥的作用是将应变片的电阻变化转换成电压（或电流）信号。
3、电桥电路的基本特性a ）在一定的应变范围内，电桥的输出电压与各桥臂电阻的变化率或相应的应变片所感受的（轴向）应变成线性关系；U ∆RR ∆)(n εb ）各桥臂电阻的变化率或相应的应变片所感受的应变对电桥输出电压的变化的影响是线形叠加的,其叠加方式为: 相邻桥臂异号, 相对桥臂同号。
充分利用电桥的这一特性不仅可以提高应变测量的灵敏度及精度，而且可以解决温度补偿等问题。
c)温度补偿片温度的变化对测量应变有着一定的影响，消除温度变化的影响可采用以下方法。
实测时，把粘贴在受载荷构件上的应变片作为R1，以相同的应变片粘贴在材料和温度都与构件相同的补偿块上，作为R2，以R1和R2组成测量电桥的半桥，电桥的另外两臂R3和R4为测试仪内部的标准电阻，则可以消除温度影响。
电阻应变片的灵敏系数课件
在结构健康监测中的应用
结构健康监测是评估结构完整性、安全性和性能的关键手段。电阻应变片作为一种常用的传感器，其 灵敏系数在结构健康监测中具有重要作用。通过测量结构在不同载荷和环境条件下的应变变化，可以 评估结构的损伤和退化情况，及时发现潜在的安全隐患，并采取相应的维护措施。
灵敏系数在结构健康监测中的应用主要体现在其对微小应变变化的敏感度。高灵敏系数意味着传感器 能够捕捉到更细微的应变变化，从而提高监测的精度和可靠性。这对于早期发现结构损伤和预防性维 护至关重要。
材料性质
不同材料的电阻应变片具有不同的灵敏系数，主要取 决于材料的电阻率、泊松比和弹性模量等。
敏感栅结构
敏感栅的形状、尺寸和材料等都会影响灵敏系数的大 小。
应变方向
敏感栅的应变方向与电阻丝的轴向不同时，灵敏系数 也会发生变化。
灵敏系数的计算方法
实验测定
通过实验测定电阻应变片的输出电压或电阻值 ，并根据应变值计算灵敏系数。
02
当电阻应变片受到外力作用时， 其电阻值会发生变化，通过测量 电阻的变化，可以推算出应变的 大小。
电阻应变片的种类和特性
电阻应变片有多种类型，如金属丝式 、箔式、薄膜式等，不同类型的应变 片具有不同的特性和适用范围。
应变片的敏感元件通常由镍铬合金、 铜合金等金属材料制成，具有较高的 灵敏度和稳定性。
示波器
用于观察和记录测 量结果。
砝码
用于施加不同的质 量载荷。
测量步骤与操作
将电阻应变片粘贴在试件 上，确保粘贴牢固、无气 泡。
将信号发生器与电阻应变 片连接，调整信号发生器 输出，使电阻应变片产生 线性响应。
将示波器与电阻应变片连 接，观察并记录电阻应变 片的输出信号。
实验力学盖秉政第4章应变片
1 H
1 0.285 0.05
0
p.10
理论力学
第三节 应变片的类型及特点
理论力学
应变片品种繁多，分类方法各异，表4-1中列出几种常见的分类方法以及各种类型应变片的主要特点。
表4-1 各种应变片
分类方法
类型
主要特点
敏感材料
金属电阻应变片 半导体应变片
灵敏系数较低（2左右） 灵敏系数高、频响高。温度稳定性差
敏感栅电阻变化率可表示为:
R R
K仪 仪
K LL
K BB
K (1 LL
K BB
K
)
LL
即有
R K (1 H )
R
LL
式中，H KB / KL , B / L
令
K* K (1 H) , L
则有
R K *
R
L
（4-3）
p.7
理论力学
三、横向效应的影响
理论力学
制造厂在进行标定时给出的灵敏系数，是式（4-3）的 一个约定的特例，即为
/ ( )/
BL
0x
x
0
为厂家在进行标定时标定梁的泊松比。在这种情况下 0
K * K K (1 H)
L
0
（4-4）
如使用的条件和标定时的情况不同，则灵敏系数将不是
K K (1 H)
L
0
而是
K * KL (1 H )
标定时 使用时
p.8
理论力学
三、横向效应的影响
理论力学
敏系数之比，用H代表。
H=横向灵敏系数/纵向灵敏系数=KB/KL
由于应变片的加工工艺和粘贴安装等因素的影响，应
变片的横向效应系数H的实测值与理论值有所不同，H值一
《机械工程测试技术基础实验指导书》
《机械⼯程测试技术基础实验指导书》测试技术基础实验指导书机械与汽车⼯程学院机械设计教研室丁曙光、赵⼩勇⼆OO七年⼗⼀⽉实验⼀电阻应变⽚的灵敏的测定⼀、实验⽬的1、掌握电阻应变⽚灵敏系数的⼀种测定⽅法。
2、练习使⽤YJD-1静动态电阻应变仪。
⼆、实验原理1、电阻应变⽚的灵敏系数测定原理：当电阻应变⽚粘贴在试件上受应变ε时，其电阻产⽣的相对变化εK RR=? （1—1）⽐值K 即为应变⽚的灵敏系数。
只要应变量不过分⼤时，K 为常数。
当RR及ε值分别测得后，K 值即可算出。
等强度梁表⾯轴向应变ε，可从挠度计上百分表的读数算出：24lhf=ε（1—2）式中 f ——百分表读出的挠度计中点的挠度值。
h ——等强度梁厚度。
l ——挠度计跨度。
电阻应变⽚的相对电阻变化RR是根据电阻应变仪测出的指⽰应变仪ε和应变仪所设定的灵敏系数值K 仪（通常⽤K 仪=2.0）算得：仪仪ε?=?K RR∴应变⽚的灵敏系数 K=24hf/l K R R仪仪εε?=? （1—3）实验时可采⽤分级加载的⽅式，分别测量在不同应变值时应变⽚的相对电阻变化，以⽽验证它们两者之间的线性关系。
2、YJD-1型静动态应变仪的使⽤⽅法：YJD-1型应变仪可⽤于静动态应变测量。
其主要技术参数为：静态时量程0～±16000µε，基本误差<2%，动态测量时量程①0～±2000µε，②0±400µε，⼯作频率0～200HZ ，采⽤应变⽚的灵敏系数在 1.95～2.60范围内连续可调。
配套使⽤的P20R-1预调平衡箱共20点，预调范围为±2000µε，重复误差±5µε。
静态应变测量时操作步骤：①将应变⽚出线与应变仪连接，半桥接法时（参见图2—1），将应变⽚R 1、R 2分别接到AB 和BC 接线柱，此时应变仪⾯板上A ’DC’三点⽤连接铜⽚接好，应变仪内AA ’和CC ’⼀对120Ω精密电阻构成另外半桥；全桥接法时，将A’D C ’三点连接铜⽚拆除，应变⽚R 1，R 2，R 3，R 4分别接到ABCD 接线柱上并拧紧。
电阻应变片的灵敏度系数测定
4、实验步骤：
⑴ 测量和记录等强度梁厚度ｈ（用游标卡尺或测厚仪）和挠 度计跨度（用游标卡尺）。 ⑵ 按图1—1 所示安装等强度梁和挠度计，将等强度梁上表 面纵向1～2枚应变片按半桥（以等强度梁上表面纵向应变 片为工作桥臂，温度补偿块上的应变片为补偿桥臂）接法 接入应变仪和预调平衡箱（见附录一），将所接各点预调 为零。 ⑶ 记录挠度计上千分表的初始读数ｆ0，逐次加10N、20 N、 30N砝码，并读出各级加载后千分表ｆ 和应变仪ε仪值。列 表纪录整理数据。 ⑷ 一次加载30N，记录加载后千分表ｆ 和应变仪ε仪值。计 算所测应变片的灵敏度系数。等强度Fra bibliotek号ｈ=
mm
表1—1
L=
mm
应 变 片 号 1 2
P (N)
ｆ0
mm
ｆ
挠度 计
ε仪
K仪
△R R
K
mm 求得 ε
5、实验报告要求：
专业 班级 姓名 同组人姓名 实验台号 实验日期
⑴ 简述实验步骤。 ⑵ 按表1 记录计算各应变片灵敏度系数。 ⑶ 用分级载荷测量应变片的电阻变化率△R／R和梁 应变ε数据，作图并讨论△R／R～ε之间的关系。 ⑷ 讨论这种方法测定灵敏度系数的误差。
4hf ε= 2 L
式中：f 为千分表读数、h 为等强度梁厚度、L 式中：f 为千分表读数、h 为等强度梁厚度、L 挠度计跨度，此 公式由材料力学推得。 电阻应变片的电阻相对变化，由电阻应变仪测量ε 电阻应变片的电阻相对变化，由电阻应变仪测量ε仪和电阻应 变仪所设定灵敏度系数K 变仪所设定灵敏度系数K仪。用下式计算求得：
∆R = K 仪ε 仪 R
综合起来用下式可求得电阻应变片的灵敏度系数K： K 仪ε 仪 ∆R / R K= = ε 4hf / L2 此外，可采用分级加载的方法。分别测量在不同应变值 时应变片的电阻相对变化，进一步掌握应变片的电阻相 对变化与应变之间的关系。
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、
电阻应变片灵敏系数测试结果表 荷载值 测定项目 实测应变值 计算应变值 0N 0 0 0
仪 计
10N 60 58.3 2.058
20N 119 116.6 2.041
30N 179 174.9 2.047
40N 238 233.2 2.041
50N 297 291.5 2.038
ε ε
仪
（με） （με）
实验二
电阻应变片灵敏系数的测定
一：实验目的 实验目的 掌握通用电阻应变片灵敏系数 K 值的测定方法。 实验设备及仪表 二：实验设备及仪表 （1） 静态电阻应变仪； （2）等应力梁； （3）待测电阻应变片。 实验方法 三：实验方法 （1）在等应力梁上沿轴向准确贴好应变片。 （2）用半桥梁将应变片接入应变仪，灵敏系数调节器旋钮置于某任意选定的 K 仪 值（如 K 仪 =2） ； （3）给梁逐级加砝码，由给梁所加重量换算出已知应变 ε 计 （梁的材料弹性模量 已知） ； （4） 由应变仪测取每级荷载下的应变值 ε 仪 记入表格。 四：实验数据处理 实验数据处理 h=7mm l=280mm b=28mm G=210GPa计ε K= ε• NhomakorabeaK
仪