应变测量方法.ppt
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应力应变测量 PPT课件
将电阻材料在基底上制成一层各种形式敏感栅而形成 其厚度在0.1m以下。
第一节 电阻应变片
(4)半导体应变片
半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应。 所谓压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外 力作用时， 其电阻率ρ发生变化的现象。
从半导体物理可知，半导体在压力、 温度及光辐射作用下，能使其电阻率ρ 发生很大变化。实现温度来自偿的条件为tt
K0
(g
s )t
0
当被测试件的线膨胀系数βg已知时，通过选择敏感栅材料， 使下式成立
K0(g s )
即可达到温度自补偿的目的。
优点：容易加工，成本低， 缺点：只适用特定试件材料，温度补偿范围也较窄。
第二节 应变片的主要特性
b. 双金属敏感栅自补偿应变片
敏感栅丝由两种不同温度系数的金属丝串接组成
1、弯矩M的测量 测弯矩的贴片与接桥如右图所示，R1=R2=R，电阻增量△R0：
R0 R1 R2 KR1( P M ) KR2 ( P M ) 2KR M
相对电阻的增量为：
R0 R0
2KR M
R
2K M
仪器的应变读数为：
ˆ
R0 / R0 Kˆ
2 M
M
EW M
EW
ˆM
2
(取Kˆ K )
BK-2S称重传感器
产品详细介绍 采用国际流行的双梁式或剪切S梁结构，拉 、压输出对称性好、 测量精度高、结构紧凑，安装方便，广泛用 于机电结合秤、料斗秤、包装秤等各种测力 、称重系统中 供桥电压 12VDC 输入阻抗 380±20Ω 输出阻抗 350±10Ω 绝缘电阻 ≥2000MΩ 工作温度 -10~+50℃
dR (1 2)
R
第一节 电阻应变片
(4)半导体应变片
半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应。 所谓压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外 力作用时， 其电阻率ρ发生变化的现象。
从半导体物理可知，半导体在压力、 温度及光辐射作用下，能使其电阻率ρ 发生很大变化。实现温度来自偿的条件为tt
K0
(g
s )t
0
当被测试件的线膨胀系数βg已知时，通过选择敏感栅材料， 使下式成立
K0(g s )
即可达到温度自补偿的目的。
优点：容易加工，成本低， 缺点：只适用特定试件材料，温度补偿范围也较窄。
第二节 应变片的主要特性
b. 双金属敏感栅自补偿应变片
敏感栅丝由两种不同温度系数的金属丝串接组成
1、弯矩M的测量 测弯矩的贴片与接桥如右图所示，R1=R2=R，电阻增量△R0：
R0 R1 R2 KR1( P M ) KR2 ( P M ) 2KR M
相对电阻的增量为：
R0 R0
2KR M
R
2K M
仪器的应变读数为：
ˆ
R0 / R0 Kˆ
2 M
M
EW M
EW
ˆM
2
(取Kˆ K )
BK-2S称重传感器
产品详细介绍 采用国际流行的双梁式或剪切S梁结构，拉 、压输出对称性好、 测量精度高、结构紧凑，安装方便，广泛用 于机电结合秤、料斗秤、包装秤等各种测力 、称重系统中 供桥电压 12VDC 输入阻抗 380±20Ω 输出阻抗 350±10Ω 绝缘电阻 ≥2000MΩ 工作温度 -10~+50℃
dR (1 2)
R
应变测试技术——电阻应变片ppt课件
三相电表电费计算公式
三相电表电费计算公式：
单价（元）=电费总额÷总用电量；
电费总额（元）=总用电量（度）×单价（元）；
峰谷费用（元）=峰电量（度）×峰单价（元）+谷电量（度）×谷单价（元）；
总电费（元）=峰谷费用（元）+月度服务费（元）+附加费（元）+电
调节服务费（元）+电度损耗费（元）；
电度损耗费（元）=实际用电量（度）×电度损耗率（%）×单价（元）。
应力应变测量PPT课件
Ⅳ
66.6 59.7 -55.4 -55.0 26.6 23.2 -49.5 -47.7
/ -1.3 -0.5 -1.2 -48.2 -34.4 81.6 89.5 155.2 136.2 48.4 48.5 -22.9 -20.8 -60.8 -64.8 10.2 3.9
Ⅴ
-8.5 -7.7 -2.8 -2.9 -10.6 -10.0 -3.8 -1.2 -1.3 -1.1 -33.1 -32.8 71.7 70.8 -9.4 -7.8 -15.2 -15.8 -6.7 -8.4 3.8 3.7 -18.3 -19.5 4.0 14.3
扭（转）矩作用下，正应力分布如图7-10所示
第14页/共29页
其测点1，2，3，4的正应力分别为：
然3后根4、据
测
量
得
到
的
1
N
，求1 得 2获 得3
4
2 、 断 面4 内
力
：
My
1 2
3
4
4
Mz
1
2
3
4
4
1
2
3
4
4
第15页/共29页
（3）结论： 断面角点处没有剪应力存在，属单向应力状态，该 正应
仅有较大的正应力，而且 有 较 M大y 2的 3剪 2应力。 四、应力合成与强度校核（略讲） 通常用第四强度理论进行校核
第19页/共29页
§7-4 起重机金属结构应力测量
一、金属结构应力测量的任务 应力、应变测量应用任务：（测量目的和任务） 1．校核性测量：验证结构强度（刚度）是否满足理
论计算要求。例如，新产品鉴定性检测。 2．改进性测量（节约化）：产品改进，确定安全储
应变、应力的测量28页PPT
应变、应力的测量
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
应变片测量原理 ppt课件
• 一是应变片受力后材料几何尺寸的变化， 即 1+2μ，往往称之为几何效应；
• 二是应变片受力后材料的电阻率发生的变化， 即
（dρ/ρ）/ε ，往往称之为压阻效应。 很。难用解析
• 对金属材料：1+2μ＞＞(dρ/ρ)/ε
式描述
• 对半导体材料：(dρ/ρ)/ε＞＞1+2μ
PPT课件
• 对于金属材料，其压阻效应是很小的， 可以忽略不计，电阻应变效应主要是几
金属薄膜应变片
采用真空蒸发或真空沉积等方法在薄的绝缘基片上 形成厚度在0.1μm以下的金属电阻材料薄膜敏感栅， 再加上保护层。
优点：应变灵敏系数大，允许电流密度大，工作范 围广，易实现工业化生产。
PPT课件
目前箔式应变片应用较多。 金属丝式应变片使用最早。金属丝式应变片蠕变较大， 金属丝易脱胶，有逐渐被箔式所取代的趋势。但其价格 便宜，多用于应变、应力的大批量、一次性试验。 当传感器的弹性体很薄、尺寸很小时，采用箔式应变 片会由于基底材料和粘结剂的存在而对传感器特性产生 不利影响，可采用薄膜式应变片。
机械滞后值还与应变片所承受的应变量有关，加载时的 机械应变愈大，卸载时的滞后也愈大。所以，通常在实验之 前应将试件预先加、卸载若干次，以减少因机械滞后所产生 的实验误差。
PPT课件
•零漂
对于粘贴好的应变片，当温度恒定时，不承受应变时，其 电阻值随时间增加而变化的特性，称为应变片的零点漂移。
产生的原因：敏感栅通电后的温度效应；应变片的内应力逐 渐变化；粘结剂固化不充分等。
• 选用粘合剂时要根据应变片材料，测试 件材料，应变片的工作条件，如工作温 度、潮湿程度、有无化学腐蚀、稳定性 要求，加温加压固化的可能性，粘贴时 间长短等因素来考虑。
应变测量方法详解
将应变片置于平面应变场中，沿应变片轴线方向的应
变为 x，垂直于轴线方向的横向应变 y，应变片敏感
栅电阻相对变化为：
y
R R
R ( R )x
(
R R
)y
Kxx
K y y
轴线
x
式中：
R R
R ( R )x
(
R R
)
y
Kxx
K y y
(
R R
)
x
、( R R
)
y
分别为
x和
y引起的敏感栅电阻的相对变化。
Kx、Ky 分别为应变片轴向和横向灵敏系数。
AD
L
式中： 为导线材料泊松比。
dR d (1 2) R
二、电阻应变片的构造
电阻应变片由敏感栅、引线、基底、盖层、粘结剂组 成。其构造如图所示：
敏感栅：用合金丝或合金箔制成的栅。
作用：将 R R
栅长L：指两端圆弧内侧或两端横栅内侧之间的 距离，一般为0.2~100mm。
栅宽B：敏感栅外侧之间的距离。
与试件表面沿应变片轴线方向的应变 之比值，
称为应变片的灵敏系数，即：
K= R R
注意：K值是应变片的主要参数，它取决于敏感栅 的材料、型式、几何尺寸、基底、粘结剂等多种 因素。通常由制造厂在专用设备上标定给出K值。 常用的K=2.0~2.4
（三）横向效应系数（H）
应变片的敏感栅除有纵栅外，还有圆弧或直线形的横 栅。横栅主要对垂直于应变片轴线方向的横向应变敏 感，因而应变片指示应变中包含有横向应变的影响， 这就是应变片的横向效应。
（六）机械滞后（Z j）
在恒定温度下，对安装有应变片的试件加载—卸载。
以试件的机械应变 为横 j坐标，应变片的指示应变 为纵i 坐标绘成曲线，加载与卸载曲线不重合，这种
应变测试方法课件
应变测试通常采用电阻应变计、光学应变计、声波应变计等传感器，将结构或材料 的变形量转化为电信号或光学信号进行测量。
应变测试方法包括静态应变测试、动态应变测试、高温应变测试等，根据测试目的 和要求选择合适的测试方法。
应变测试的应用场景
机械制造领域
在机械制造领域中，应变测试被 广泛应用于结构设计和优化中， 通过测试结构在不同载荷下的性
02
基于光学纤维的应变效应
数字散斑相关方法的工作原理
03
按测试原理分类
01
声学应变测试法
02
基于声波的传播特性
03
应变仪的工作原理
按测试目的分类
静态应变测试方法
01
02
用于测定材料在静载荷作用下的应变特性
用于结构强度和稳定性分析
03
04
动态应变测试方法
用于测定材料在动态载荷作用下的应变特 性
05
开始测试
按照设定的参数进行应变测试，观察并记录测试过程中的数据变化 。
保证测试过程的稳定性
确保在整个测试过程中，加载条件保持稳定，避免突然的冲击或震 动对测试结果产生影响。
分析测试结果
01
02
03
整理数据
将测试过程中记录的数据 进行整理，提的材料和应力/ 应变范围，对得到的应变 曲线进行分析。
预测结构或材料的失效模式
通过模拟各种工况下的受力情况，可以预测结构 或材料的失效模式，从而采取相应的措施加以改 进。
优化结构或材料的设计
通过测试不同设计方案的结构或材料性能，可以 优化其设计，提高其性能和可靠性。
应变测试的基本原理
应变测试的基本原理是通过测量结构或材料在受到外力作用时的变形量，推算出其 应力分布和强度。
应变测试方法包括静态应变测试、动态应变测试、高温应变测试等，根据测试目的 和要求选择合适的测试方法。
应变测试的应用场景
机械制造领域
在机械制造领域中，应变测试被 广泛应用于结构设计和优化中， 通过测试结构在不同载荷下的性
02
基于光学纤维的应变效应
数字散斑相关方法的工作原理
03
按测试原理分类
01
声学应变测试法
02
基于声波的传播特性
03
应变仪的工作原理
按测试目的分类
静态应变测试方法
01
02
用于测定材料在静载荷作用下的应变特性
用于结构强度和稳定性分析
03
04
动态应变测试方法
用于测定材料在动态载荷作用下的应变特 性
05
开始测试
按照设定的参数进行应变测试，观察并记录测试过程中的数据变化 。
保证测试过程的稳定性
确保在整个测试过程中，加载条件保持稳定，避免突然的冲击或震 动对测试结果产生影响。
分析测试结果
01
02
03
整理数据
将测试过程中记录的数据 进行整理，提的材料和应力/ 应变范围，对得到的应变 曲线进行分析。
预测结构或材料的失效模式
通过模拟各种工况下的受力情况，可以预测结构 或材料的失效模式，从而采取相应的措施加以改 进。
优化结构或材料的设计
通过测试不同设计方案的结构或材料性能，可以 优化其设计，提高其性能和可靠性。
应变测试的基本原理
应变测试的基本原理是通过测量结构或材料在受到外力作用时的变形量，推算出其 应力分布和强度。
高温应变测量技术PPT课件
多参数测量技术的发展
发展多参数测量技术，同时测量温度、应变、位移等多种参数，提 高测量的全面性和准确性。
高温应变测量技术的应用前景
能源和动力领域
高温应变测量技术在能源和动力领域有广泛的应用前景，如燃烧实 验、发动机性能测试等。
材料科学领域
在材料科学领域，高温应变测量技术可用于研究材料的热膨胀、热 传导、热力学等性质，有助于材料的优化设计和性能提升。
高温应变测量技术 PPT课件
目录
• 高温应变测量技术概述 • 高温应变测量技术原理 • 高温应变测量技术方法 • 高温应变测量技术实验与案例分析 • 高温应变测量技术的挑战与展望
01
高温应变测量技术概述
高温应变测量的定义与重要性
定义
高温应变测量技术是指在高温环 境下，对材料或构件的应变进行 测量的技术。
测量精度和可靠性问题
高温环境下，测量设备的精度和可靠性受到挑战，如热膨胀和热变形等因素可能导致测量 误差增大。
高温应变测量技术的发展趋势
耐高温材料和设备的研发
通过研发耐高温材料和设备，提高测量设备的耐热性和稳定性， 是高温应变测量技术的发展趋势之一。
智能化和自动化技术的应用
利用智能化和自动化技术，实现高温应变测量的自动化和智能化， 提高测量效率和准确性。
02
该方法通常使用超声波探头和信号处理系统，通过向被测物体发射超声波并接 收反射回的声波信号来计算应变。
03
声学应变测量法的优点是不需要与被测物体接触，具有较高的测量精度和分辨 率，且对温度和压力等环境因素影响较小。但该方法的成本较高，且对测量环 境和操作要求较高。
04
高温应变测量技术实验 与案例分析
重要性
在高温环境下，材料的力学性能 会发生变化，因此准确测量应变 对于材料研究和工程应用具有重 要意义。
发展多参数测量技术，同时测量温度、应变、位移等多种参数，提 高测量的全面性和准确性。
高温应变测量技术的应用前景
能源和动力领域
高温应变测量技术在能源和动力领域有广泛的应用前景，如燃烧实 验、发动机性能测试等。
材料科学领域
在材料科学领域，高温应变测量技术可用于研究材料的热膨胀、热 传导、热力学等性质，有助于材料的优化设计和性能提升。
高温应变测量技术 PPT课件
目录
• 高温应变测量技术概述 • 高温应变测量技术原理 • 高温应变测量技术方法 • 高温应变测量技术实验与案例分析 • 高温应变测量技术的挑战与展望
01
高温应变测量技术概述
高温应变测量的定义与重要性
定义
高温应变测量技术是指在高温环 境下，对材料或构件的应变进行 测量的技术。
测量精度和可靠性问题
高温环境下，测量设备的精度和可靠性受到挑战，如热膨胀和热变形等因素可能导致测量 误差增大。
高温应变测量技术的发展趋势
耐高温材料和设备的研发
通过研发耐高温材料和设备，提高测量设备的耐热性和稳定性， 是高温应变测量技术的发展趋势之一。
智能化和自动化技术的应用
利用智能化和自动化技术，实现高温应变测量的自动化和智能化， 提高测量效率和准确性。
02
该方法通常使用超声波探头和信号处理系统，通过向被测物体发射超声波并接 收反射回的声波信号来计算应变。
03
声学应变测量法的优点是不需要与被测物体接触，具有较高的测量精度和分辨 率，且对温度和压力等环境因素影响较小。但该方法的成本较高，且对测量环 境和操作要求较高。
04
高温应变测量技术实验 与案例分析
重要性
在高温环境下，材料的力学性能 会发生变化，因此准确测量应变 对于材料研究和工程应用具有重 要意义。
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第二章 电阻应变测量及方法
▪§ 2.1 概述 ▪§ 2.2 电阻应变计 ▪§ 2.3 应变片测量电路 ▪§ 2.4 直流式电阻应变仪 ▪§ 2.5 应变片在构件上的布置和组桥 ▪§ 2.6 静态应变测量
§ 2.1 概述
电阻应变测量技术是用电阻应变片测量构件的表 面应变，再根据应力—应变关系确定构件表面应 力状态的一种实验应力分析方法。
作用：将 R R
栅长L：指两端圆弧内侧或两端横栅内侧之间的 距离，一般为0.2~100mm。
栅宽B：敏感栅外侧之间的距离。
应变片轴线：敏感栅纵栅的中心线。
引线：用来由敏感栅引出电信号的金属导线。用镀锡铜 线（通常）制成 基底：用来保持敏感栅的几何形状和相对位置。
盖层：用来保护敏感栅，常用材料有纸、胶膜、玻璃纤 维等。 粘结剂：将敏感栅固定在基底上，常用环氧树脂类和酚 醛树脂类粘结剂。
1、用电阻应变片测量应变的过程
2、电阻应变测试技术分类
（1）静态测量：对永远恒定的载荷或短时间稳定 的载荷的测量。 （2）动态测量：对载荷在2～1200HZ范围内变 化的测量。 3、应变测量工作温度可分为五个区段：
（1）常温应变测量： 工作温度 30 ~ 60C； （2）中温应变测量： 工作温度 60 ~ 300C； （3）高温应变测量： 工作温度在 300C以上； （4）低温应变测量： 工作温度100 ~ 30C； （5）超低温应变测量： 工作温度 100C以下。
(
R R
)y
Kxx
K y y
轴线
x
式中：
R R
R ( R )x
(
R R
)
y
Kxx
K y y
(
R R
)
x
、( R R
)
y
分别为
x和
y引起的敏感栅电阻的相对变化。
Kx、Ky 分别为应变片轴向和横向灵敏系数。
Kx
(R R)x
x
Ky
(R R)y
y
横向灵敏系数与轴向灵敏系数的比值称为横向效应ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ数H。
H Kx 100% Ky
应变片的敏感栅除有纵栅外，还有圆弧或直线形的横 栅。横栅主要对垂直于应变片轴线方向的横向应变敏 感，因而应变片指示应变中包含有横向应变的影响， 这就是应变片的横向效应。
将应变片置于平面应变场中，沿应变片轴线方向的应
变为 x，垂直于轴线方向的横向应变 y，应变片敏感
栅电阻相对变化为：
y
R R
R ( R )x
（五）稳定性
它是反映应变片长期静态工作能力的重要性能，常用 电阻漂移值和蠕变大小来表示。
（1）应变片的电阻值漂移 指在工作温度恒定，安装在未受外力作用的构件上， 其应变片电阻值随时间的变化。
产生漂移原因：由于敏感栅、基底、粘结剂等材料 在应变片的制造或安装过程中，内部形成的应力缓 慢释放所致。 （2）应变片的蠕变 指在工作温度恒定，安装在承受外力，但变形恒定的 构件上的应变片电阻值随时间的变化。 产生原因：粘结剂与基底在传递应变时出现滑动所致。
在单向应力作用下，应变片的电阻相对变化R R
与试件表面沿应变片轴线方向的应变 之比值，
称为应变片的灵敏系数，即：
K= R R
注意：K值是应变片的主要参数，它取决于敏感栅 的材料、型式、几何尺寸、基底、粘结剂等多种 因素。通常由制造厂在专用设备上标定给出K值。 常用的K=2.0~2.4
（三）横向效应系数（H）
4、电阻应变测量方法的优点
（1）测量灵敏度和精度高。其最小应变读数为 1（微 应变，1 1106 ）在常温测量时精度可达1 ~ 2% 。
（2）测量范围广。可测1 ~ 20000。
（3）频率响应好。可以测量从静态到数十万赫的动态 应变。
（4）应变片尺寸小，重量轻。最小的应变片栅长可短 到0.178毫米，安装方便，不会影响构件的应力状态。
（四）热输出（ t）
将应变片安装在自由膨胀的构件上，无外力作用，当 环境温度变化时，则输出一定的指示应变，称为热输
出，用 t表示。
产生原因：
（1）由于温度变化，敏感栅材料的电阻率发生变 化（温度效应）；
（2）敏感栅材料与被测构件材料之间的线膨胀系 数不同。
设温度变化为 T ，且应变片的灵敏系数K随温度变
化可略去，则应变片的热输出为
t
1 K
T+(e
g )T
式中： T 敏感栅材料的电阻温度系数；
g 敏感栅材料的线膨胀系数；
e 被测材料的线膨胀系数。
需要说明的是：我们希望应变片的指示应变反映的是
构件因受力所产生的应变，而不是环境温度变化所引
起的 t ，否则会带来很大误差。因此在测量中必须设
法消除温度变化的影响。
（5）测量过程中输出电信号，可制成各种传感器。
（6）可在各种复杂环境下测量。如高、低温、高速旋 转、强磁场等环境测量
5、电阻应变测量方法的缺点
（1）只能测量构件的表面应变，而不能测构件的内 部应变。
（2）一个应变片只能测构件表面一个点沿某个方向的 应变，而不能进行全域性测量。
§ 2.2 电阻应变片
（六）机械滞后（Z j）
在恒定温度下，对安装有应变片的试件加载—卸载。
以试件的机械应变 为横 j坐标，应变片的指示应变 为纵i 坐标绘成曲线，加载与卸载曲线不重合，这种
现象称为机械滞后。
机械滞后量：以加载曲线与卸
载曲线中两个指示应变的最大
三、电阻应变片的主要性能
（一）应变片电阻（R）
指应变片在未经安装、不受力的情况下，于室温 时测定的电阻值。
常用的应变电阻值 R 120
（二）灵敏系数（K）
在单向应力作用下，应变片的电阻相对变化 R R
与试件表面沿应变片轴线方向的应变 之比值，
称为应变片的灵敏系数，即：
K= R R
（二）灵敏系数（K）
一、电阻应变片的工作原理 由物理学可知：金属导线的电阻率为
R= L
A
其中： 导线材料电阻率
L 导线长度 A 导线横截面积
当金属导线沿其轴线方向受力变形时（伸长或缩短）， 电阻值会随之发生变化（增大或减小），这种现象就称 为电阻应变效应。
将上式取对数并微分，得：
dR d dL dA R LA
式中： dL 为金属导线长度的相对变化； L dA 为导线横截面积的相对变化。 A
若导线直径为D，则
dA 2 dD 2( dL) 2
AD
L
式中： 为导线材料泊松比。
dR d (1 2) R
二、电阻应变片的构造
电阻应变片由敏感栅、引线、基底、盖层、粘结剂组 成。其构造如图所示：
敏感栅：用合金丝或合金箔制成的栅。
▪§ 2.1 概述 ▪§ 2.2 电阻应变计 ▪§ 2.3 应变片测量电路 ▪§ 2.4 直流式电阻应变仪 ▪§ 2.5 应变片在构件上的布置和组桥 ▪§ 2.6 静态应变测量
§ 2.1 概述
电阻应变测量技术是用电阻应变片测量构件的表 面应变，再根据应力—应变关系确定构件表面应 力状态的一种实验应力分析方法。
作用：将 R R
栅长L：指两端圆弧内侧或两端横栅内侧之间的 距离，一般为0.2~100mm。
栅宽B：敏感栅外侧之间的距离。
应变片轴线：敏感栅纵栅的中心线。
引线：用来由敏感栅引出电信号的金属导线。用镀锡铜 线（通常）制成 基底：用来保持敏感栅的几何形状和相对位置。
盖层：用来保护敏感栅，常用材料有纸、胶膜、玻璃纤 维等。 粘结剂：将敏感栅固定在基底上，常用环氧树脂类和酚 醛树脂类粘结剂。
1、用电阻应变片测量应变的过程
2、电阻应变测试技术分类
（1）静态测量：对永远恒定的载荷或短时间稳定 的载荷的测量。 （2）动态测量：对载荷在2～1200HZ范围内变 化的测量。 3、应变测量工作温度可分为五个区段：
（1）常温应变测量： 工作温度 30 ~ 60C； （2）中温应变测量： 工作温度 60 ~ 300C； （3）高温应变测量： 工作温度在 300C以上； （4）低温应变测量： 工作温度100 ~ 30C； （5）超低温应变测量： 工作温度 100C以下。
(
R R
)y
Kxx
K y y
轴线
x
式中：
R R
R ( R )x
(
R R
)
y
Kxx
K y y
(
R R
)
x
、( R R
)
y
分别为
x和
y引起的敏感栅电阻的相对变化。
Kx、Ky 分别为应变片轴向和横向灵敏系数。
Kx
(R R)x
x
Ky
(R R)y
y
横向灵敏系数与轴向灵敏系数的比值称为横向效应ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ数H。
H Kx 100% Ky
应变片的敏感栅除有纵栅外，还有圆弧或直线形的横 栅。横栅主要对垂直于应变片轴线方向的横向应变敏 感，因而应变片指示应变中包含有横向应变的影响， 这就是应变片的横向效应。
将应变片置于平面应变场中，沿应变片轴线方向的应
变为 x，垂直于轴线方向的横向应变 y，应变片敏感
栅电阻相对变化为：
y
R R
R ( R )x
（五）稳定性
它是反映应变片长期静态工作能力的重要性能，常用 电阻漂移值和蠕变大小来表示。
（1）应变片的电阻值漂移 指在工作温度恒定，安装在未受外力作用的构件上， 其应变片电阻值随时间的变化。
产生漂移原因：由于敏感栅、基底、粘结剂等材料 在应变片的制造或安装过程中，内部形成的应力缓 慢释放所致。 （2）应变片的蠕变 指在工作温度恒定，安装在承受外力，但变形恒定的 构件上的应变片电阻值随时间的变化。 产生原因：粘结剂与基底在传递应变时出现滑动所致。
在单向应力作用下，应变片的电阻相对变化R R
与试件表面沿应变片轴线方向的应变 之比值，
称为应变片的灵敏系数，即：
K= R R
注意：K值是应变片的主要参数，它取决于敏感栅 的材料、型式、几何尺寸、基底、粘结剂等多种 因素。通常由制造厂在专用设备上标定给出K值。 常用的K=2.0~2.4
（三）横向效应系数（H）
4、电阻应变测量方法的优点
（1）测量灵敏度和精度高。其最小应变读数为 1（微 应变，1 1106 ）在常温测量时精度可达1 ~ 2% 。
（2）测量范围广。可测1 ~ 20000。
（3）频率响应好。可以测量从静态到数十万赫的动态 应变。
（4）应变片尺寸小，重量轻。最小的应变片栅长可短 到0.178毫米，安装方便，不会影响构件的应力状态。
（四）热输出（ t）
将应变片安装在自由膨胀的构件上，无外力作用，当 环境温度变化时，则输出一定的指示应变，称为热输
出，用 t表示。
产生原因：
（1）由于温度变化，敏感栅材料的电阻率发生变 化（温度效应）；
（2）敏感栅材料与被测构件材料之间的线膨胀系 数不同。
设温度变化为 T ，且应变片的灵敏系数K随温度变
化可略去，则应变片的热输出为
t
1 K
T+(e
g )T
式中： T 敏感栅材料的电阻温度系数；
g 敏感栅材料的线膨胀系数；
e 被测材料的线膨胀系数。
需要说明的是：我们希望应变片的指示应变反映的是
构件因受力所产生的应变，而不是环境温度变化所引
起的 t ，否则会带来很大误差。因此在测量中必须设
法消除温度变化的影响。
（5）测量过程中输出电信号，可制成各种传感器。
（6）可在各种复杂环境下测量。如高、低温、高速旋 转、强磁场等环境测量
5、电阻应变测量方法的缺点
（1）只能测量构件的表面应变，而不能测构件的内 部应变。
（2）一个应变片只能测构件表面一个点沿某个方向的 应变，而不能进行全域性测量。
§ 2.2 电阻应变片
（六）机械滞后（Z j）
在恒定温度下，对安装有应变片的试件加载—卸载。
以试件的机械应变 为横 j坐标，应变片的指示应变 为纵i 坐标绘成曲线，加载与卸载曲线不重合，这种
现象称为机械滞后。
机械滞后量：以加载曲线与卸
载曲线中两个指示应变的最大
三、电阻应变片的主要性能
（一）应变片电阻（R）
指应变片在未经安装、不受力的情况下，于室温 时测定的电阻值。
常用的应变电阻值 R 120
（二）灵敏系数（K）
在单向应力作用下，应变片的电阻相对变化 R R
与试件表面沿应变片轴线方向的应变 之比值，
称为应变片的灵敏系数，即：
K= R R
（二）灵敏系数（K）
一、电阻应变片的工作原理 由物理学可知：金属导线的电阻率为
R= L
A
其中： 导线材料电阻率
L 导线长度 A 导线横截面积
当金属导线沿其轴线方向受力变形时（伸长或缩短）， 电阻值会随之发生变化（增大或减小），这种现象就称 为电阻应变效应。
将上式取对数并微分，得：
dR d dL dA R LA
式中： dL 为金属导线长度的相对变化； L dA 为导线横截面积的相对变化。 A
若导线直径为D，则
dA 2 dD 2( dL) 2
AD
L
式中： 为导线材料泊松比。
dR d (1 2) R
二、电阻应变片的构造
电阻应变片由敏感栅、引线、基底、盖层、粘结剂组 成。其构造如图所示：
敏感栅：用合金丝或合金箔制成的栅。