应力应变测试技术
结构静载试验-第3节应变测试技术汇总.
⑵ε:σ=Eε=Mh/2I f=ML2/3EI ε=3hf/2L2 =0.0005 ⑶K: K=△R/R/ε=2.0
① ②
2、电阻应变片的构造
敏感栅：用金属材料或半导体材料制成的单丝或栅状丝。 基底:纸基和胶基 覆盖层 引出线
电阻应变片构造示意图 1.引出线 2.敏感栅 3.覆盖层 4.基底层
3、电阻应变片的种类及分类
按敏感栅所用材料分类：金属电阻应变片（金属 丝式应变片、箔式应变片、薄膜应变片）和半导 体应变片； 按敏感栅结构的形状分类： 单轴和多轴（应变花） 按应变片的工作温度： 低温片（低于-30℃）、常温片（-30～60℃） 中温片（60～350℃）、高温片（350℃以上） 按基底材料：胶基和纸基
三、应变测试技术
为什么要进行结构应变测试
在外力作用下，工程结构内部产生应力，不同部 位的应力值是评定结构工作状态的重要指标，也 是建立结构理论的重要依据。 但是，目前直接测定构件截面的应力值还没有较 好的方法，一般方法是先测定应变，而后通过 σ=Eε的关系间接测定应力，或由已知的σ-ε 关系曲线查得应力。 应变量测在工程结构试验量测中有极其重要的地 位。应变量测往往还是其他物理量量测的基础。
第三章 结构静载试验
结构静载试验是最常规的试验之一。静载试验 中使用的仪器、仪表和设备可分为加载设备、测试 元件和仪表、放大仪和记录仪等仪器设备。试验中 观测的物理量为力、位移、应变、温度、裂缝宽度 与分布、破坏或失稳形态等。 一、静载试验加载设备 二、试验装置的支座设计 三、应变测试技术 四、静载试验用仪器仪表 五、静载试验准备与实施 六、结构静载试验示例
（二）电测法
电测法（非电量的电测技术） 在测量过程中，常将某些物理量（如长度）发生 的变化，先变换为电参量的变化，然后用量电器 进行量测，这种方法称为电测法。 在结构试验中，因结构受外荷载或受温度及约束 等原因而产生应变，应变为机械量（即非电量） ，用量电器量测非电量，首先必须把非电量（应 变）转换成电量的变化，然后才能用量电器量测 。量测由应变引起的电量变化称为应变电测法。
应变测试方法
应变测试方法电阻应变测试1.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。
用电阻应变片测量应变的过程：2.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.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1με（微应变，1με=10-6 ε）在常温测量时精度可达1~2%。
（2）测量范围广。
可测1με~20000με。
（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。
（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。
4.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。
电阻应变片1.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：2.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L R=A ρdR d dL dA R L A ρρ=+-dR d (12)R ρμερ=++3.电阻应变片的分类电阻应变片按敏感栅材料不同可分为金属电阻应变片和半导体应变片。
其中金属电阻应变片分为：(1)丝绕式应变片:敏感栅是用直径为0.01~0.05毫米的铜镍合金或镍铬绕制而成。
优点：基底、盖层均为纸做成，价格便宜，易安装。
缺点：其横向效应大，测量精度较差，应变片性能分散。
(2)短接式应变片:将金属丝平行排成栅状，端部用粗丝焊接而成。
应变测量技术在机械设计中的应用
基础 的经 验估算 、概 略计 算 、实 形 ，柄 部 、测量 表 面 、上模 安装
用公式 等 。这些 方法 虽有 一 定 的 孔之 间应 有较 高 的 同轴度 。柄 部
实用性 ，但 对于 一些 复杂 形状 和 用 以将测 量装 置安 装 于压 力机 滑
精 密 工 件 的 冲 压 模 ，以 及 连 续 块上 ，测 量表 面用 来粘 Ｇ Ｉ Ｐ￣ Ｉ Ｇ Ｕ ， Ｇ Ｘ Ｎ ＯＮＧＹ Ｅ Ｊ ＸＩ ＵＡ Ｉ ＥＨ
■ ｌ ７ ｖ
应变测量技 在飙槭设计中的应用
◎ 蔡 应春 徐 明亮 杨 欣 ３
（ 湖 南益 阳职 业技 术学 院 １
［ 摘 要］
４ ３ ４ ２ ３湖 南益 阳市综合 职业 中等专 业学校 １０ ９ 、
Ｍ，测 量 装 置 受此 偏 弯 矩 的 影 响 贴 在 测量 装 置 的测 量 表 面 。 由于 桥） 相 对桥 臂 应变 相 加 、相 邻桥 会 产 生 弯 曲应 力 ６ Ｗ。 弯 曲 应 力 应 变 效应 ，应 变片 的电 阻变 化率 臂应 变 相减 的特性 ，将粘 贴好 的 在 测 量 装 置 的外 表 面有 最 大 值 ， Ａ ／ 的大 小 与 粘 贴 处 的应 变 ￡ 应 变 片 分 别 接 人 动 态 电 阻 应 变 ＲＲ 且 相对 表 面处 大 小相 等 、方 向相
关键 词 ： 应 变 合 力 中心
测量
引言
精度 ，特别是 确 定机 床 冲压力 中 孔 的形 式不 尽相 同 ，Ｌ此 ，测 量 大 ｊ
在进 行 机 械 零 部 件 设 计 时 ， 心与 模具 压力 中心 的位 置 精度作 装置 这两 部分 的具 体结 构 应按 不 须 计算 出机 械零部 件 工作 时 的受 为模 具设计 的依据 是 十分 必要 和 同的压力 机 的有关 结构 、尺寸进 力 大小及 合力 中心 的位 置 两项 力 重 要 的。 学参 数 。受力 大小 是机 械设 计 时 本 文 以冷 冲压模 具设 计 为基 进 行 强 度 、刚 度 计 算 的 主 要 依 础 ，阐述 通 过应 变测 量技 术 ，用 行 设计 。
第3-3章 应力应变测量(电阻应变测量技术)
温度自补偿应变片法：通过对应变片的敏感栅材料和制造 工艺上采取措施，使其在一定温度范围内的ΔRt=0，该
方法常用于中、高温下的应变测量；
桥路补偿法：用于常温下。是通过布片和桥接的方法消除 温度影响。
3）桥路补偿法：
补偿块补偿法 工作片补偿法
Sichuan University
5
§3-3应变（应力）测量
二、 温度补偿
3）桥路补偿法：
补偿块补偿法：图a构件上的工作片和补偿块上的补偿片，接成板桥(图C）， 桥臂R1为工作片，桥臂R2为温度补偿应变片，阻值R1=R2，k也相同，粘贴工艺 也相同，处于相同温度场中，但补偿块不受力，故温度变化导致R1和R2的阻值 变化相同，根据电桥(相减)特性，电桥不会因温度变化而输出。故可消除温度 影响。
贴在主应力方向，而补偿片R3、R4贴在不受力的补偿块上，分别测出σ1、σ2方向 的应变ε1、ε2，可用下式计算
E 1 2 1 2 1 E 2 2 1 2 1
Sichuan University
σ2 ε2
ε1
ε3 ε4
Sichuan University
12
§3-3应变（应力）测量
3. 主应力方向未知的平面应力测量
从而求出主应力及其方向
E ( x y ) x 2 1 E ( y x ) y 2 1 E xy xy 2(1 )
臂，电桥测试精度提高了一倍。在两贴片位置的应变关系已知时，
可采用此法。
仪＝1 2 3 4
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？
应变电测技术应用在材料应力测试中的实例
ｄ ｄ Ｌ Ａ
一
（ ｂ）
Ｄ
Ｌ
Ａ
式 中 ：ｄ ／ 金 属 丝 导 线 长 度 的 相 对 变 化 它 可 用 应 变 表 示 ， Ｌ Ｌ为
即： ｄ Ｌ一 Nhomakorabea（ Ｃ）
（ ） 电 测 法 原 理 一
电测 法 有 电 阻 、 电容 、 电 感 等 多种 方 法 。其 中 以 电 阻应 变 测 试 方 法 应 用 较 为 普 遍 。 电阻 应 变 测试 方 法 是 用 电阻 应 变 片 测 定 构 件 表 面 的 应 变 ， 再 根 据 应 变 ～ 应 力关 系确 定 构 件 表 面应力状态 。 １ 电阻 应 变 片 ． 电 阻应 变 片 是 电测 法 中的 传 感 元 件 ，它 由敏 感 栅 、引 线 、 基 底 、 盖层 和粘 结 剂 组 成 ，其 构 造 简 图 如 图 １所 示 。敏 感 栅 是 由合 金 丝 或 合 金 箔 制 成 ，用 于 感 应 构 件 长 度 变 化 ： 引 线 采 用 镀 锡 铜 线 ，用 来 引 出 敏 感 栅 传 出 的 电信 号 ； 基 底 和 盖 层 常
ｄ 咖 Ｒ
一 一
本实验就兼用 了以上两种 方法 。试件直径 ｄ 、标距 Ｌ的测量 、
扭 角 仪 受 到 扭矩 后 扭 转 角 的测 量 等 就 是 用 了直 接 测 量 法 ； 矩 形梁 纯 弯 曲时 横 截 面 沿 高 度 方 向 上 的 应 力 分 布 测 试 、 两 端 铰 接 的细 长 压 杆 弯 曲后 中 间 截 面 两 侧 的 应 变 测 量 等 就 是 用 了 间接测量法 。
式中 一 导线材料 电阻率 ； Ｌ 导线长度 ； 一
Ａ 导线截面面积 。 一 当 金 属 导 线 沿 其 轴 线 方 向受 力 而 产 生 变 形 时 ，其 电 阻值 也 随 之 发 生 变 化 ，这 一 现 象 称 之 为 电阻 应 变 效 应 。为 了得 到
土木工程应力应变量测技术
土木工程应力应变量测技术一般是指在建构筑物施工过程中，如钢结构安装、卸载、改造、加固，混凝土浇筑等过程，采用监测仪器对受力结构的应力变化进行监测的技术手段，在监测值接近控制值时发出报警，用来保证施工的安全性，也可用于检查施工过程是否合理。
常见的应力测试方法应力仪或者应变仪是来测定物体由于内应力的仪器。
一般通过采集应变片的信号，而转化为电信号进行分析和测量。
应力测试一般的方法是将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。
很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。
应变片其实就是应用了这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。
一般应变片的敏感栅所使用的是铜铬合金材料，这种材料其电阻变化率为常数，它与应变成正比例关系。
我们通过惠斯通电桥，便可以将这种电阻的比例关系转化为电压。
然后不同的仪器，可以将这种电压的变化转化成可以测量的数据。
对于应力仪或者应变仪，关键的指标有：测试精度，采样速度，测试可以支持的通道数，动态范围，支持的应变片型号等。
并且，应力仪所配套的软件也至关重要，需要能够实时显示，实时分析，实时记录等各种功能，高端的软件还具有各种信号处理能力。
应力应变测试目前常用的仪器就是盲孔法、磁测法，一个有损，一个无损。
盲孔法是目前应用较为广范的一种高精度的应力检测方法如华云HK21A或HK21B,无论是实验室中使用，还是现场施工，盲孔法都能准确测量应力的大小，从而推进实验进程或者进行工艺改进。
磁测法适用于对应力值检测比较严苛，精密工件或高价值工件不允许做破坏性检测的情况。
比如科研、军工航天等行业。
目前还有更先进的动态应力应变检测仪，全自动梯度应力检测仪等。
目前应力测量水平多半受限于表层测量，SCGS20这样的仪器可以实现材料深度方向的梯度应力精准测量及工件整体的应力分析，全自动编程控制钻孔装置，梯度方向自动进给，高精显微定位，更加精准。
在当今土木工程行业中,应力应变测量广泛地应用于建筑、铁路、桥梁、交通、大坝等结构上。
高强混凝土应力-应变曲线测定技术规程
高强混凝土应力-应变曲线测定技术规程一、前言高强混凝土是一种混凝土材料，具有高强度、高耐久性和高抗裂性等特点，在工程建设中得到了广泛应用。
高强混凝土应力-应变曲线的测定是对其力学性能进行评估的重要手段。
本技术规程旨在规范高强混凝土应力-应变曲线的测定方法，确保测试结果的准确性和可靠性。
二、适用范围本技术规程适用于高强混凝土应力-应变曲线的测定。
三、仪器设备1. 试验机：承载能力不小于2000kN的万能试验机。
2. 变形测量器：精度不小于0.01mm的应变计。
3. 试件制备设备：包括模具、振捣棒、抹光板等。
4. 其他辅助设备：包括电子天平、水桶、试验室温湿度计等。
四、试件制备1. 样品制备从混凝土现场施工中制备出混凝土试件，试件的尺寸应符合设计要求，常见的试件尺寸包括100×100×100mm、150×150×150mm等。
试件应按照规定标准进行制备，以保证试件的质量和一致性。
2. 试件养护试件制备完成后，应在适宜的环境条件下进行养护。
试件的养护应遵循以下原则：（1）试件应在25℃±2℃的环境下进行湿养护。
（2）试件应在模具中保持湿润至少24小时。
（3）试件应在模具中拆模后立即进行养护。
（4）试件养护期间，应保持试件表面湿润，养护时间一般为28天。
五、试验方法1. 试验前准备（1）将试件放置在试验室内自然恢复温度，以保证试件温度与试验室环境温度一致。
（2）使用电子天平将试件质量进行精确测量，并记录下试件质量。
（3）使用应变计固定在试件表面上，固定位置应在试件的中心处。
2. 试验过程（1）在试件上施加载荷，载荷应均匀施加且不得超过试件承载能力的80%。
（2）在试件上施加载荷后，应按照一定速率变形，变形速率应控制在0.5mm/min~2mm/min之间，同时应记录下载荷和变形值。
（3）在试件达到最大载荷后，应降低载荷，使试件逐渐恢复到初始状态。
（4）对同一试件进行3次以上的试验，以保证测试结果的准确性。
experimental stress analysis
experimental stress analysis
Experimental stress analysis（实验应力分析）是工程学中的一个领域，旨在通过实验来测量材料或结构的应力和应变分布。
这种方法是通过应用外部载荷或压力到材料或结构上，并使用传感器、仪器或测量设备来获取其应力和应变信息。
方法和技术：
1.应变计：使用应变计（strain gauge）是实验应力分析中常用的方法之一。
应
变计可以附着在材料表面，测量材料的微小变形，从而推断出应变。
通过将应变计安装在结构的关键点上，可以获取应力和应变的分布情况。
2.光学方法：光学方法如光栅法、激光干涉法（例如激光多普勒测振法）等，
利用光学原理来测量物体的形变和应变。
这些方法可以提供全场面的应变信息。
3.压电传感器：压电传感器可以将机械应力转换为电信号，用于测量或监测应
变的变化。
4.试验装置：实验应力分析可能需要定制的试验装置或加载设备，以施加所需
的载荷并记录数据。
应用领域：
●结构工程学：在建筑、桥梁、航空航天等领域中，通过实验应力分析来评估
结构的强度和稳定性。
●材料科学：用于评估材料的性能和行为，如金属、复合材料等。
●机械工程：用于设计和评估机械部件的强度和耐久性。
实验应力分析通常与计算分析相结合，以验证模型或预测的结果，并为工程设计和优化提供有价值的实验数据。
应变测拉伸-概述说明以及解释
应变测拉伸-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在材料力学领域，应变测量是一项十分重要的技术。
应变是描述物体形变的指标，能够帮助我们理解材料在受力过程中的性能和行为。
测量和分析材料的应变可以帮助工程师和科学家设计更可靠和安全的结构以及优化材料的性能。
应变测量的主要方法有多种，包括光电传感器、钢尺和应变片等。
光电传感器通过光学原理来测量物体形变造成的光强变化，从而得出应变值。
钢尺则通过刻度测量物体的形变位移，并将其转化为应变值。
而应变片则是一种常用的电阻式传感器，通过应变导致的电阻变化来测量应变。
在应变测量的实际应用中，拉伸实验是一种常见的方法。
通过在材料上施加拉力，可以产生应变并测量其变化。
拉伸实验可以帮助我们理解材料的强度、刚度和塑性变形等特性。
总而言之，应变测量是一项关键的技术，它可以帮助我们更好地认识材料的性能和行为。
通过采用不同的应变测量方法和实验方案，我们能够获得丰富的应变数据，从而为材料的设计和使用提供准确的参考依据。
对于工程师、科学家和研究人员而言，应变测量是不可或缺的工具，有助于推动材料科学与工程的发展。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：本文将按照以下结构组织和呈现相关信息：引言、正文和结论。
每个部分的具体内容如下：1. 引言引言部分将提供一个概述，概述整个文章的主题和目的。
首先，将介绍应变测量的重要性和应用领域。
接下来，将介绍本文的结构和目的，以帮助读者理解本文的内容。
2. 正文2.1 应变测量方法在正文部分，将介绍应变测量的常用方法。
首先，将介绍传统的应变测量方法，例如电阻应变计和光栅应变计等。
然后，将详细介绍近年来发展起来的新型应变测量方法，例如激光测变形法和计算机视觉方法等。
每种方法将包括原理、优缺点和适用范围等方面的内容。
2.2 拉伸实验在正文的第二部分，将介绍拉伸实验的基本原理和步骤。
首先，将介绍拉伸实验的设备和材料，包括拉力机和试样材料等。
然后，将详细描述拉伸实验的步骤，涉及到试样的准备、加载和数据采集等方面。
应力应变控制式土体抗拉强度试验设备及方法的制作流程
图片简介:本技术介绍了一种应力应变控制式土体抗拉强度的试验装置及方法，包括应力控制加载部件、应变控制加载部件、杠杆传力部件、竖式土样拉伸部件、应力应变监测部件、支座底板，本技术能实现高精度的应力应变控制式土体抗拉强度试验，实现两种控制方式，只需简单改变安装的模组即可，并且能够监测每一时刻的应力应变情况，具有灵活控制加荷，灵活施加应变的特点，为土体抗拉强度试验提供一种可靠，精确的试验装置及试验方法，本技术装置具有结构简单紧凑，操作简单，便于推广，多功能整合，精度高，成本低廉的特点，通过本技术的试验装置及试验方法，可以得出土体受拉过程中的应力应变关系，这对于现实工程和科研具有重要的指导意义。
技术要求1.一种应力应变控制式土体抗拉强度试验装置，其特征在于，包括应力控制加载部件、应变控制加载部件、杠杆传力部件、竖式土样拉伸部件、应力-应变监测部件、支座底板（1）；所述杠杆传力部件包括两根立柱Ⅰ（5）、传力杆（6）、轴承杆（7）、两个金属环（19）、轴承（23）、两个S形挂钩Ⅰ（20）、两根钢索绳（22）；所述两根立柱Ⅰ（5）的底部分别固定在支座底板（1）上，且两根立柱Ⅰ（5）的顶端分别设有孔，所述轴承杆（7）的两端分别穿过两根立柱Ⅰ（5）顶端的孔，且轴承杆（7）的两端分别用螺母（18）固定在两根立柱Ⅰ（5）上，所述轴承杆（7）的中部穿过轴承（23）的一端，轴承（23）的另一端与传力杆（6）的中部固定连接，所述传力杆（6）的底部两端分别固定金属环（19），所述两个S形挂钩Ⅰ（20）的一端分别与两端的金属环（19）连接，两个S形挂钩Ⅰ（20）的另一端分别与钢索绳（22）的一端连接；所述竖式土样拉伸部件包括顶盖圆形套筒（8）、底盖圆形套筒（27）、两根立杆Ⅰ（11）、两条轨道（9）、四个定滑轮（10）；所述底盖圆形套筒（27）为无顶盖的套筒，所述底盖圆形套筒（27）的底面固定在支座底板（1）上，待测圆柱土样（25）放置在底盖圆形套筒（27）内，所述顶盖圆形套筒（8）为无底的套筒，所述顶盖圆形套筒（8）套放在待测圆柱土样的顶部，且顶盖圆形套筒（8）的两侧上分别固定一条轨道（9），所述两根立杆Ⅰ（11）分别位于底盖圆形套筒（27）的两侧，两根立杆Ⅰ（11）的底部分别固定在支座底板（1）上，且两根立杆Ⅰ（11）的上部分别安装两个定滑轮（10），两条轨道（9）的一侧分别卡在两根立杆Ⅰ（11）上部的两个定滑轮（10）的槽内，两根立杆Ⅰ（11）上部的两个定滑轮（10）分别带动两条轨道（9）上下运动；所述应力-应变监测部件包括激光位移传感器（12）、拉压力传感器（13）；所述激光位移传感器（12）通过支架安装在底盖圆形套筒（27）一侧的立杆Ⅰ（11）顶部，激光位移传感器（12）的探头位于顶盖圆形套筒（8）的上方，且激光位移传感器（12）的探头射出的光线与顶盖圆形套筒（8）的顶盖面垂直，所述拉压力传感器（13）的底面固定在顶盖圆形套筒（8）的中心处，拉压力传感器（13）的顶部设有金属吊环Ⅰ（30），所述金属吊环Ⅰ（30）与S形挂钩Ⅱ（29）的一端连接，S形挂钩Ⅱ（29）的另一端与传力杆（6）下方一侧的钢索绳（22）的另一端连接；所述应力控制加载部件包括水箱（2）、进水管（3）、出水管（4）、阀门（14）、一个以上的套环（15）；所述水箱（2）的顶端设有一个以上的套环（15），所述一个以上的套环（15）通过绳索与S形挂钩Ⅲ（31）的一端连接，S形挂钩Ⅲ（31）的另一端与传力杆（6）下方另一侧的钢索绳（22）的另一端连接，所述水箱（2）的顶部设有进水管（3），进水管（3）上设有进水阀门，水箱（2）的底部设有出水管（4），出水管（4）上设有出水阀门（14），所述水箱（2）的侧面箱体上标有水位刻度；所述应变控制加载部件包括手轮（16）、螺纹杆（28）、两根立杆Ⅱ（26）、横梁（17）、两个螺母（18）；所述两根立杆Ⅱ（26）的底部分别穿过横梁（17）的两端并固定在支座底板（1）上，所述两根立杆Ⅱ（26）的顶部分别通过螺母（18）固定在横梁（17）上，所述横梁（17）的中部开有孔，所述螺纹杆（28）的底部穿过横梁（17）的中部的孔，横梁（17）的中部的孔中刻有螺纹能与螺纹杆（28）契合，且螺纹杆（28）底部与手轮（16）的中心连接，所述螺纹杆（28）的顶部安装金属吊环Ⅱ（24），所述金属吊环Ⅱ（24）顶部与S形挂钩Ⅲ（31）的一端连接，S形挂钩Ⅲ（31）的另一端与万向钩扣（21）的一端连接，万向钩扣（21）的另一端与传力杆（6）下方另一侧的钢索绳（22）的另一端连接。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
温度 误差
1、敏感栅电阻随温度的变化引起的误差。当环境温度
变化△t 时，敏感栅材料电阻温度系数为 ，则引起的电
阻相对变化为
R tR tR 0R 0 t
2、试件材料的线膨胀引起的误差。当温度变化△t时，
因试件材料和敏感栅材料的线膨胀系数不同，应变片将 产生附加拉长（或压缩），引起的电阻相对变化
dR E
R
第七章 应力应变测试技术
第一节 电阻应变片
半导体应变片灵敏度
S dRRE
这一数值比金属丝电阻应变片大50一70倍。
半导体应变片 优点：灵敏度高，机械滞后小、横向效应小、体积小等。 缺点：温度稳定性能差、灵敏度分散度大(由于晶向、杂质 等因素的影响)以及在较大应变作用下，非线性误差大等， 这些缺点给使用带来一定困难。
R t R 0 K 0t R 0 K 0 (gs) t
第七章 应力应变测试技术
第二节 应变片的主要特性
可得由于温度变化而引起的总电阻变化为
R t R t R t R 0 t R 0 K 0 (g s ) t
相应的虚假应变输出
t R K t/0R0K 0t(gs)t
第七章 应力应变测试技术
第五节 电阻应变片的应用
第五节 电阻应变片的应用
第七章 应力应变测试技术
第五节 电阻应变片的应用
一、拉弯联合作用下弯矩或拉力的测量
杆件受拉力P和弯矩M联合作用，在弹性范围内工作， P、 M的联合作用可看成是P、M单独作用的叠加。
杆件在P、M单独作用下其上下表面的应变为：
P EPA ；MEMW
A ——杆件的截面积； W ——杆件的抗弯截面系数 E ——被测件材料的弹性模量
②
等
F
强 度 悬
X
h
பைடு நூலகம்lF
b0 h 2 E
臂
l
梁
第七章 应力应变测试技术
第五节 电阻应变片的应用
③ 双 端 固 定 梁
3lF
4bh2 E
第七章 应力应变测试技术
第五节 电阻应变片的应用
3 薄壁圆环式力传感器
3F[R b2 h(E h/2)]12
在外力作用下，各点的应力差别较大 第七章 应力应变测试技术
第七章 应力应变测试技术
第五节 电阻应变片的应用 根据叠加原理，杆件在P、M联合作用下，其上表面和下表面 的应变为：
1 P M ； 2P M
第七章 应力应变测试技术
第五节 电阻应变片的应用
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： R 0 R 1 R 2 K 1 ( P R M ) K 2 ( P R M ) 2 K M R
第七章 应力应变测试技术
第五节 电阻应变片的应用 4. 应变式压力传感器 P
膜片式压力传感器
膜 R1 片
R2
U0
R1 R2 R3 R4
R4 R3
U
εt
εr
第七章 应力应变测试技术
第五节 电阻应变片的应用
5. 筒式压力传感器 测较大压力
机床液压系统的压力（106～107Pa）， 枪炮的膛内压力（108Pa）， 动态特性和灵敏度主要由材料的E值和尺寸决定
相对电阻的增量为：
R0 R0
2KRR M2KM
仪器的应变读数为： ˆ R 0 K ˆ/R 02M
MEW MEW ˆ2M
(取 K ˆK )
具有温度补偿功能
第七章 应力应变测试技术
第五节 电阻应变片的应用
2、拉力P的测量
R 0 R 1 ' R 1 '' K 1 '(P R M ) K 1 ''(P R M ) 2 K P
1K 1( g1)
通过调节两种敏感栅的长度来控制应变片 组合自补偿法 的温度自补偿，可达±0.45μm/℃的高精度
第七章 应力应变测试技术
第二节 应变片的主要特性
③热敏电阻补偿
R5 分流电阻
R1＋⊿R
R2 Rt
U
Ui
R3
R4
U0
TK Rt URt U = Ui - URt
K
第七章 应力应变测试技术
式中 dl/l-----电阻丝轴线相对变形，或称纵向应变
dr/ r -----电阻丝轴线相对变形，或称横向应变
当电阻丝沿轴向伸长时，必沿径向缩小，两者之间的关系为
dr dl
r
l
式中μ——电阻丝材料的泊松比； dρ／ρ——电阻丝电阻率
相对变化，与电阻丝轴向所受正应力σ有关。
第七章 应力应变测试技术
U
第七章 应力应变测试技术
第二节 应变片的主要特性
电桥补偿法
优点：简单、方便，在常温下补偿效果较好， 缺点：在温度变化梯度较大的条件下，很难做到工
作片与补偿片处于温度完全一致的情况，因而影 响补偿效果。
第七章 应力应变测试技术
第二节 应变片的主要特性
② 应变片的自补偿法
粘贴在被测部位上的是一种特殊应变片，当温度变化 时，产生的附加应变为零或相互抵消，这种应变片称为温 度自补偿应变片。利用这种应变片来实现温度补偿的方法 称为应变片自补偿法。
第七章 应力应变测试技术
第一节 电阻应变片
金属箔式应变片则是用栅状金属箔片代替栅状金属丝。金属 箔栅系用光刻技术制造，适于大批量生产。其线条均匀，尺 寸准确，阻值一致性好。箔片厚约1—10μm，散热好，粘 结情况好，传递试件应变性能好。因此目前使用的多系金属 箔式应变片。
第七章 应力应变测试技术
第一节 电阻应变片
第一节 电阻应变片
d E
式中 E —电阻丝材料的弹性模量； λ—压阻系数，与材质有关。
从而得到：
dR 2 E
R
(1 2 E)
第七章 应力应变测试技术
第一节 电阻应变片
(1十2μ)ε项是由电阻丝几何尺寸改变所引起的。对于同一电阻 材料，1十2μ是常数。λEε项是由电阻丝的电阻率随应变的改 变而引起的。对于金属电阻丝来说，λE是很小的，可忽略。上 式可简化为：
第五节 电阻应变片的应用
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℃
第七章 应力应变测试技术
第一节 电阻应变片
第一节 电阻应变片
电阻应变式传感器可以用于测量应变、力、 位移、加速度、扭矩等参数。具有体积小、动态 响应快、测量精确度高、使用简便等优点。在航 空、船舶、机械、建筑等行业里获得广泛应用。
电阻应变式传感器可分为金属电阻应变片式 与半导体应变片式两类。
第七章 应力应变测试技术
第七章 应力应变测试技术
第一节 电阻应变片 分析表明，单晶半导体在外力作用下，原子点阵排
列规律发生变化，导致载流子迁移率及载流子浓度的变化， 从而引起电阻率的变化。
dR(12E)
R
(1十2μ)ε项是由几何尺寸变化引起的，λEε是由于 电阻率变化而引起的。对半导体面言，后者远远大于前者， 它是半导体应变片电阻变化的主要部分，故上式可简化为
R0 R0
2KRP
2R
KP
ˆ
R0 / R0 K
P
PPEA
温度补偿需在补偿板上另贴两 片月R2’、R2”串联组成补偿桥 臂
第七章 应力应变测试技术
第五节 电阻应变片的应用
二、其他测量实例
1 应变式力传感器
柱 式 力 传 感 器
（a）实心圆柱；（b）空心圆筒；
第七章 应力应变测试技术
第五节 电阻应变片的应用
R＝ρl／A
当每一可变因素分别有一增量dl、dA和dρ时，所 引起的电阻增量为:
dR R ld l R AdA Rd
式中：A=πr2，r为电阻丝半径，
πr3
dR
r2
dl2rl2
dr
l
r2
d
R
dl l
2dr r
d
第七章 应力应变测试技术
第一节 电阻应变片
电阻的相对变化率
dRRdl l2rdrd
第七章 应力应变测试技术
第五节 电阻应变片的应用
6.组合式压力传感器
应变片不直接粘贴在压力感受元件上 压力敏感元件为膜片或膜盒、波纹管、弹簧管等
第七章 应力应变测试技术
第一节 电阻应变片
二、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。
分析表明，单晶半导体在外力作用下， 原子点阵排列规律发生变化，导致载流 子迁移率及载流子浓度的变化，从而引 起电阻率的变化。
第七章 应力应变测试技术
第五节 电阻应变片的应用
BK－4轮辐式传感器系列
采用轮辐式结构，高度低，抗偏 抗侧能力强，测量精度高，性能稳定 可靠安装方便，是大、中量程精度传 感器中的最佳形式，广泛用于各种电 子衡器和各种力值测量，如汽车衡、 轨道衡、吊勾秤、料斗秤
技术参数 量程（t） 1，2，5，10，20，30，50 供桥电压 12VDC 灵敏度 1．5~2mV/V 输入阻抗 730±20Ω 非线性（%FS） 0.03, 0.05, 0.1 输出阻抗 700±10Ω 重复性（%FS） 0.03, 0.05, 0.1 绝缘电阻 ≥2000MΩ 滞后（%FS） 0.03, 0.05, 0.1 工作温度 -10~+50℃ 允许过负荷 120%FS 热零点偏移（%FS/10℃）