电阻应变的测量实践
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。
实验七电阻应变片传感器灵敏度的测量
48实验七 电阻应变片传感器灵敏度的测量在众多的传感器中，有一大类是通过电阻参数的变化来实现电测非电量目的的，它们统称为电阻式传感器．由于各种电阻材料受被测量(如位移、应变、压力、温度、加速度等)作用转换成电阻参数变化的机理各不相同，因而电阻式传感器的种类多且应用范围广．其中常用的就是利用某些金属或半导体材料制成的电阻应变片传感器，它是一种力敏传感器．【实验目的】1．了解电阻应变片传感器的转换原理；2．掌握电阻应变片直流电桥的工作原理和特性；3．利用电阻应变片直流电桥测量传感器的电压输出灵敏度．【实验原理】1．应变片的转换原理电阻应变片传感器由粘贴了电阻应变敏感元件的弹性元件和变换测量电路组成．被测力学量作用在一定形状的弹性元件上（如悬臂梁等）使之产生变形．这时，粘贴在其上的电阻应变敏感元件将力学量引起的形变转化为自身电阻值的变化，再由变换测量电路将电阻的变化转化为电压变化后输出．工程中使用最多的电阻应变敏感元件是金属箔或半导体电阻应变片． 考查一段园截面的导体（金属丝），图1，设其长为L ，截面积为A （直径为D ），原始电阻为RAL R r= （1）式中，r 为金属丝的电阻率．当金属丝受到轴向力F 而被拉伸（或压缩）产生形变，其电阻值会随之变化．通过对 （1）式两边取对数后再取全微分得：图1 金属丝拉伸后的电阻变化图2 直流电桥原理49rr d A dA L dL R dR +-= （2）式中e =L dL 为材料轴向线应变，且DdDA dA 2=．根据材料力学，在金属丝单向受力状态下，有LdLD dD m -= （3）式中m 为导体材料的泊松比．因此，有rr m d L dL R dR ++=)21( （4）实验发现，金属材料电阻率的相对变化与其体积的相对变化间的关系为V dV c d ×=r r （5）式中，c 为常数（由一定的材料和加工方式决定），e m )21(-=+=AdAL dL V dV ．将式（5）代入（4），且当△R <<R 时，可得()()[]e e m m K c RR=-++=D 2121 （6）式中，)21()21(m m -++=c K 为金属丝材料的应变灵敏系数．上式表明，金属材料电阻的相对变化与其线应变成正比．这就是金属材料的应变电阻效应．2．电桥的工作原理和特性 （1）电桥的工作原理 图2是一个直流电桥．A 、C 端接直流电源，称供桥端，U o 称供桥电压；B 、D 端接测量仪器，称输出端úúûùêêëé÷÷øöççèæ+-÷÷øöççèæ+=+=2124330R R R R R R U U U U CD BC BD （7）由式（7）可知，当电桥输出电压为零时电桥处于平衡状态．为保证测量的准确性，在实测之前应使电桥平衡（称为预调平衡）．50（2）电桥的加减特性 电桥的四个桥臂都由应变片组成，则工作时各桥臂的电阻状态都将发生变化(电阻拉伸时，阻值增加；电阻压缩时，阻值减小)，电桥也将有电压输出．当供桥电压一定且△R i <<R i 时，44332211dR R UdR R U dR R U dR R U dU ¶¶+¶¶+¶¶+¶¶=（8）其中BD U U =．对于全等臂电桥，R 1=R 2=R 3=R 4=R ，各桥臂应变片灵敏系数相同，上式可简化为÷÷øöççèæ-+-=4433221104R dR R dR R dR R dR U dU（9）当△R i <<R 时，此时可用电压输出增量式表示)(4443210443322110e e e e -+-=÷÷øöççèæD -D +D -D =D K U R R R R R R R R U U （10）式（10）为电桥转换原理的一般形式，现讨论如下：（a ）当只有一个桥臂接应变片时（称为单臂电桥），桥臂R 1为工作臂，且工作时电阻由R 变为R +△R ，其余各臂为固定电阻R （△R 2=△R 3=△R 4=0），则式（10）变为e K U R R U U 4400=÷øöçèæD =D （11）（b ）若两个相邻臂接应变片时（称为双臂电桥，即半桥），（见图3）即桥臂R 1、R 2为工作臂，且工作时有电阻增量△R 1、△R 2，而R 3和R 4臂为固定电阻R （△R 3=△R 4=0）．当两桥臂电阻同时拉伸或同时压缩时，则有△R 1=△R 2=△R ，由式（10）可得△U =0．当一桥臂电阻拉伸一桥臂压缩时，则有△R 1=△R ，△R 2=－△R ，由式（10）可得úûùêëé=úûùêëé÷øöçèæD =D e K U R R U U 424200 （12）（c ）当四个桥臂全接应变片时（称为全桥），（见图4），R 1=R 2=R 3=R 4=R ，都是工作臂，△R 1=△R 3=△R ，△R 2=△R 4=－△R ，则式（10）变为51úûùêëé=úûùêëé÷øöçèæD =D e K U R R U U 444400（13）此时电桥的输出比单臂工作时提高了四倍，比双臂工作时提高了二倍．（3）电桥的灵敏度电桥的灵敏度S u 是单位电阻变化率所对应的输出电压的大小RRR R R R R R R R U R R U S u D ÷÷øöççèæD -D +D -D =÷øöçèæD D =4433221104（14）令÷øöçèæD ÷÷øöççèæD -D +D -D =R R R R R R R R R R n 44332211 （15）则4U nS u = （16）式中，n 为电桥的工作臂系数．由上式可知，电桥的工作臂系数愈大，则电桥的灵敏度愈高，因此，测量时可利用电桥的加减特性来合理组桥，以增加n 及测量灵敏度．【实验仪器】直流稳压电源±4V ，金属箔式电阻应变片（两两、直流平衡电位器W D ，平行式单臂悬臂梁、测微头、差动放大器直流电源开关、差动放大器和数字电压表．【实验内容】1．金属箔电阻应变片传感器单臂电桥灵敏度测量R 图3 两个相邻臂工作的电桥R 图4 全臂工作的电桥（1）熟悉各部件配置、功能、使用方法、操作注意事项和附录等；（2）开启仪器及放大器电源，放大器输出调零（输入端对地短路，输出端接电压表，增益旋钮顺时针方向轻旋到底，旋转调零旋钮使输出为零．）；（3）调零后电位器位置不要变化，并关闭仪器电源；（4）按图5将实验部件用实验线连接成测试单臂桥路．桥路中R2，R3，R4为电桥中固定电阻，W D为直流平衡调节电位器，R1为±4V．将测微头装于悬臂梁前端的永久磁钢上，并调节使应变梁处于基本水平状态；（5）确认接线无误后开启仪器及放大器电源，同时预热数分钟．调整电桥W D电位器，图5使测试系统输出为零；（6）旋动测微头，带动悬臂梁分别作向上和向下的运动，以水平状态下输出电压为零，向上和向下移动各5 mm，测微头每移动0.5 mm记录一个放大器输出电压值，并列表：位移x（mm）电压（V）（7）利用最小二乘法计算单臂电桥电压输出灵敏度S，S = ΔV/Δx，并做出V～x关系曲线．（8）改变应变桥，接成半桥、全桥，照（4）、（5）、（6）和（7）的方法分别测量；（9）比较三种应变桥的灵敏度，并做出定性的结论．【注意事项】1．实验前应检查实验接插线是否完好，连接电路时应尽量使用较短的接插线，以避免引入干扰．2．接插线插入插孔时轻轻地做一小角度的转动，以保证接触良好，拔出时也轻轻地转动一下拔出，切记用力拉扯接插线尾部，以免造成内部导线断裂．3．稳压电源不能对地短路．4．应变片接入电桥时注意其受力方向．要接成差动形式．5．直流激励电压不能过大，以免造成应变片自然损坏．【思考题】拟在等截面的单臂悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片组成的全桥电路，试问：（1）四个应变片怎样粘贴在悬臂梁上？（2）画出相应的电桥电路？52532．右图为一应变片直流电桥,其中U 0 = 4V ，R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 120 W ，试求：（1）R 1为金属应变片，其余为固定电阻，当R 1增量为△R 1 = 1.2 W 时，电桥输出电压U = ?（2）R 1、R 2为应变片，且批号相同，感受应变的极性和大小都相同，R 3、R 4为固定电阻，问能否进行应变测量？（3）在题（2）中，如R 2 和R 1感受应变的极性相反，且W =D =D 2.121R R .问输出电压？ （4）由题（1）～题（3）能否得出什么结论或推论？【附录】应变梁位置和结构（如右图）应变梁位于仪器工作台部分的左边，是一副平行式悬臂梁．平行梁上梁的上表面和下梁的下表面对应地贴有八片应变片，受力工作片分别用符号示．其中六片为金属箔式应变片（BHF-350）．横向所贴的两片为温度补偿片，用表示．片上标有“BY ”字样的为半导体式应变片，灵敏系数为130．悬臂梁正视图俯视图箔式工作片补偿片永久磁钢。
电阻应变片的灵敏度系数测定
4hf 2 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 仪和电阻应 变仪所设定灵敏度系数K仪。用下式计算求得：
R K 仪 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 仪 R / R K 4hf / L2
等强度梁号
ｈ=
mm
表1—1
L=
mm
应 变 片 号 1
P (N)
ｆ0
mm
ｆ
挠度 计
ε仪
K仪
△R R
K
mm 求得 ε
2
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。
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。
3、实验仪器、设备
⑴ 等强度梁实验器和加载装置。 ⑵ 挠度计、千分表、游标卡尺、钢板尺。 ⑶ 电阻应变仪（YJ－25型静态电阻应变仪的使用详见 附录一）。
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ｆ 0，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。
电阻应变式传感器实验报告
电阻应变式传感器实验报告
实验目的：
1. 了解电阻应变式传感器的工作原理
2. 掌握使用电阻应变式传感器进行力的测量的方法
3. 学习利用电阻应变式传感器测量应变和转换为电信号的过程
实验器材：
1. 电阻应变式传感器
2. 力传感器
3. 电源
4. 模数转换器
5. 电压计
实验步骤：
1. 搭建实验电路，将电源与电阻应变式传感器、模数转换器和电压计连接起来。
2. 将电阻应变式传感器安装在测量目标上，如测量弹簧的伸缩变化。
3. 通过调整电源的电压，使电阻应变式传感器的输出电压适合模数转换器的输入范围。
4. 通过读取电压计上的电压数值，记录下电阻应变式传感器输出的电压。
5. 通过改变测量目标的力大小，观察电阻应变式传感器输出电压的变化。
实验结果：
1. 根据实验数据计算出电阻应变式传感器的灵敏度。
2. 绘制出电阻应变式传感器输出电压与力大小的关系曲线。
3. 根据曲线上的数据点，计算出力与电阻应变式传感器输出电压之间的线性关系。
实验分析：
1. 分析电阻应变式传感器的工作原理，解释实验结果。
2. 探讨电阻应变式传感器的优缺点，以及其在实际应用中的使用场景。
结论：
通过实验，我们成功地使用电阻应变式传感器进行了力的测量，并了解了电阻应变式传感器的工作原理和应用。
我们还计算了电阻应变式传感器的灵敏度，并绘制了力和电压之间的关系曲线。
实验结果表明，电阻应变式传感器在测量力方面具有较高的精度和稳定性，适用于各种应用领域。
电阻应变测量原理及方法
电阻应变测量原理及方法目录电阻应变测量原理及方法 (4)1. 概述 (4)2. 电阻应变片的工作原理、构造和分类62.1电阻应变片的工作原理 (6)2.2电阻应变片的构造 (8)2.3电阻应变片的分类 (10)3. 电阻应变片的工作特性及标定 (15)3.1电阻应变片的工作特性 (15)3.2电阻应变片工作特性的标定 (23)4. 电阻应变片的选择、安装和防护 (29)4.1电阻应变片的选择 (29)4.2电阻应变片的安装 (31)4.3电阻应变片的防护 (34)5. 电阻应变片的测量电路 (34)5.1直流电桥 (35)5.2电桥的平衡 (40)5.3测量电桥的基本特性 (42)5.4测量电桥的连接与测量灵敏度.. 436. 电阻应变仪 (53)6.1静态电阻应变仪 (54)6.2测量通道的切换 (57)6.3公共补偿接线方法 (61)7. 应变-应力换算关系 (63)7.1单向应力状态 (64)7.2已知主应力方向的二向应力状态 (64)7.3未知主应力方向的二向应力状态 (65)8. 测量电桥的应用 (67)8.1拉压应变的测定 (68)8.2弯曲应变的测定 (72)8.3弯曲切应力的测定 (74)8.4扭转切应力的测定 (76)8.5内力分量的测定 (77)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），图1 用电阻应变片测量应变的过程随着构件受力变形，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。
应变测量_实验报告
一、实验目的1. 理解应变测量的基本原理和实验方法。
2. 掌握电阻应变片的工作原理及其在应变测量中的应用。
3. 学习电桥电路在应变测量中的作用和调试方法。
4. 培养实验操作能力和数据分析能力。
二、实验原理应变测量是研究材料在受力后产生的变形程度的重要方法。
本实验主要利用电阻应变片和电桥电路进行应变测量。
电阻应变片是一种将机械应变转换为电阻变化的传感器，其基本原理是电阻应变效应。
当电阻应变片受到拉伸或压缩时，其电阻值会发生变化，从而将应变信号转换为电阻信号。
电桥电路是一种常用的测量电路，其基本原理是将电阻应变片接入电桥电路中，通过测量电桥的输出电压来反映应变片电阻的变化。
本实验采用半桥接法，即只将一个应变片接入电桥电路中。
三、实验仪器1. 电阻应变片：将应变片粘贴在被测物体表面，用于感受物体的应变。
2. 电桥电路：由四个电阻组成，用于将应变片的电阻变化转换为电压信号。
3. 数字多用表：用于测量电桥的输出电压。
4. 拉伸装置：用于施加拉伸力，使被测物体产生应变。
5. 计算机及数据采集软件：用于实时采集和记录实验数据。
四、实验步骤1. 将电阻应变片粘贴在被测物体表面，确保粘贴牢固且无气泡。
2. 将电阻应变片接入电桥电路中，采用半桥接法。
3. 连接好电桥电路，并连接数字多用表。
4. 打开计算机，启动数据采集软件，设置采样频率和采集时间。
5. 在拉伸装置上施加拉伸力，使被测物体产生应变。
6. 观察数字多用表的读数，记录电桥的输出电压。
7. 改变拉伸力的大小，重复步骤5和6，记录不同拉伸力下的电桥输出电压。
8. 利用数据采集软件分析实验数据，绘制应变-电压曲线。
五、实验结果与分析1. 实验结果如图所示，显示了不同拉伸力下电桥的输出电压。
2. 根据实验数据，绘制应变-电压曲线，分析应变与电压之间的关系。
3. 通过比较不同拉伸力下的应变-电压曲线，可以发现应变与电压之间存在线性关系。
六、实验结论1. 电阻应变片能够有效地将应变转换为电阻信号，实现应变测量。
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。
静态电阻应变仪的使用及桥路连接实验报告
静态电阻应变仪的使用及桥路连接实验报告一、实验目的1. 理解静态电阻应变测量原理及仪器使用方法；2. 掌握桥路实验仪器的连接方法；3. 学习仪器的使用细节。
二、实验原理静态电阻应变仪是一种常用的测量应变的仪器，其原理是测量材料的电阻变化来计算应变量。
具体操作步骤如下：1. 将测量材料粘贴于应变测试器表面，并确定测量方向；2. 将测量电路接入桥路实验仪中；3. 通过按键选择和标定，调节应变测试器的灵敏度；4. 正确设置电阻箱中电阻的值，以获得准确的电路平衡状态；5. 读取应变量。
三、实验步骤1. 将应变测试器粘贴于试验板的表面，确定测量的方向。
2. 将桥路实验仪的电源线接入电源插座，开启实验仪，并设置好前置增益。
3. 按照实验仪器使用手册的要求连接电路，连接电阻箱，根据实验需要开启并操作预置按键。
4. 通过调节电阻箱的取值，确定电路平衡。
5. 观察实验仪器屏幕上的电压值，并记录数值。
6. 反复进行多次实验，并取平均值。
四、实验结果本次实验采用的是标准金属材料进行测试，实验结果如下：被试材料 | 应变值:------:|:------:铜板 | 0.00006铝板 | 0.00008铁板 | 0.00014五、实验中需要注意的问题1. 测量材料的粘贴位置需要准确，保证测量的准确性。
2. 操作前需要检查所有连接线路是否连接牢固。
3. 操作时要注意安全，避免触碰到裸露电线。
4. 实验后注意取消电源插头连接，并断开电路线。
本实验是静态电阻应变仪的使用及桥路连接实验，通过实验可以清楚的了解测量静电阻应变原理、桥路实验仪器的连接方法和使用过程，同时还可以熟悉操作技巧和注意事项，是非常实用和有意义的实验。
电阻应变片在电桥中的接法跟静态应变测量
由电测原理知电阻应变仪输出总应变与各桥臂应变片所感受 的应变有如下关系： r 1 2 3 4 等强度梁贴片编号如图1。
Ｒ1,2 Ｒ0
Ｒ3,4
图1 布片图 对于半桥接法：如应变片R1（正面受拉应变）与温度补偿片 R0接成半桥，另外半桥为应变仪内部固定电阻R，如图2（a）, 则应变仪输出应变为： r 1 2 = 1 p T T 1 p
电阻应变片在电桥中的接法和静态应变测量
3.组成某种桥路后对应变仪进行预调平衡。 4.加载。加载是在梁的自由端挂砝码实现，共分三级， 每加一级后从应变仪上读出应变数据并记录在表1中。 5.结束实验。实验完毕，卸掉砝码，关闭应变仪电源， 将连接导线拆下，等强度梁妥善保存。 注意：变换电桥接法时，应将应变仪开关置于短路，焊 接下方导线最好将梁卸下后进行，否则会损坏应变片。
五、实验报告要求
1.按表1记录、处理实验数据，其结果与应变仪理论值加 以比较。
电阻应变片在电桥中的接法和静态应变测量
电阻应变片在电桥中的接法和静态应变测量
2.计算△p=5N时，等强度梁理论应变值与实验值进行比较。
3.讨论应变片各种接桥方法，比较其优缺点。
电阻应变片在电桥中的接法和静态应变测量
一、实验目的
1．学习电阻应变片半桥、全桥接法。
2．掌握在静载荷下使用静态电阻应变仪的单点及多点应
变测量方法。
二、实验仪器、装置及器材
1．静态电阻应变仪。
2．贴好应变片的等强度悬臂梁装置、补偿块。 3．电烙铁、小螺丝刀、连接导线等。
r 1 2
电阻应变片在电桥中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ接法和静态应变测量
电阻应变片在电桥中的接法和静态应变测量
电阻应变片实验报告
电阻应变片实验报告电阻应变片实验报告引言：电阻应变片是一种常见的测量应变的传感器，广泛应用于工程领域。
本实验旨在通过对电阻应变片的实验研究，了解其原理、特性以及应用。
一、实验目的：通过实验研究，掌握电阻应变片的工作原理和特性，了解其在测量应变中的应用。
二、实验仪器和材料：1. 电阻应变片2. 电源3. 电压表4. 电流表5. 万用表6. 变压器7. 压力传感器8. 数据采集卡9. 计算机三、实验原理：电阻应变片是一种利用金属电阻随应变而发生变化的传感器。
当电阻应变片受到应变时，其电阻值会发生相应的变化。
根据电阻值的变化，可以计算出应变的大小。
四、实验步骤：1. 将电阻应变片粘贴在待测物体表面，确保其与物体表面紧密贴合。
2. 将电阻应变片的两端连接到电源和电压表，以测量电阻值的变化。
3. 施加外力，使待测物体产生应变。
4. 通过电压表测量电阻值的变化，并记录下来。
5. 重复以上步骤，进行多次实验，以获得准确的数据。
五、实验结果与分析：通过实验测量得到的数据，我们可以得出电阻应变片的应变-电阻特性曲线。
根据这个曲线，我们可以计算出任意应变下的电阻值。
六、实验误差分析：在实际实验中，由于各种因素的影响，可能会导致实验结果存在一定的误差。
例如，电阻应变片与待测物体之间的粘贴不牢固、外界温度变化等。
因此，在实验过程中需要注意这些因素，并尽量减小误差的影响。
七、实验应用：电阻应变片广泛应用于工程领域，特别是在结构应变的测量中。
例如，在桥梁、建筑物等结构的监测中，可以使用电阻应变片来测量结构的应变情况，及时发现潜在的问题。
八、实验总结：通过本次实验，我们深入了解了电阻应变片的工作原理和特性，掌握了其在测量应变中的应用。
同时，我们也认识到了实验中可能存在的误差，并提出了相应的改进方法。
电阻应变片作为一种常见的传感器，具有广泛的应用前景，对于工程领域的发展具有重要意义。
结语：电阻应变片实验报告通过对电阻应变片的实验研究，我们对其工作原理、特性以及应用有了更深入的了解。
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1 a
sin
1
sin
2
级数展开
1
t
t
6
2
2
2
e
1 1 L
L f
根据允许误差和测量频率，求出应变片栅长。
6 6 6 V 或：根据允许误差和栅长，求出最高测量频率。
二、疲劳寿命 常温：105 ~ 106 动态：107 ~ 108 测定条件： 1000
动态应变测量的仪器系统
0 90 45 135
数据处理和误差分析
1、横向效应的修正
0 Q( 0 H 90 )
Q 1 0H
1 H2
90
Q(
90
H
0
)
45
Q
(1
H
)
45
H
(
0
90
)
由于 H 1 忽略 H 2
0
(1
0
H
)(
0
H
90
)
90Βιβλιοθήκη (10H)(
90
H
0
)
45
(1 0 H )
(1
2、环境湿度和温度的影响
（1）绝缘电阻受潮湿后发生变化 （2）胶层受潮湿后发生蠕变。 （3）应变片受潮湿后应变读数发生漂移。 （4）注意导线的温度补偿。 （5）多点测量时，若采用公共补偿片， 注意切换时的温度变化。
§4-5 数据处理和误差分析
1、横向效应的修正
1
0
1 0H
1 H2
( 0
H 90 )
2 2 0 60 120
60
120
0
1,2
E
0
60 120 3(1 )
1
1
0
0
60
3
2
120
1
3
60
120
2
器材准备（应变仪与应变片的选择）
1、选择应变片 （1）栅长的选择
L
均匀应变、线性应变， 误差为零，栅长越大，越好贴。 对于非线性应变，栅长 L 越小，误差越小。 非均质材料的构件，应选择较长的栅长。
2
2
1
2
2
1
2
2
cos 2(
)
1
主方向
测量误差： 1 2 cos 2 cos 2( )
2
化简： (1 2 ) sin(2 ) sin 粘贴偏差
粘贴方位角
45 应变花 用于主应力方向大致知道的情况；
60应变花 用于主应力方向完全不知道的情况。
例：沿主应力方向粘贴 0 偏差 5 相对误差 e 1% 不沿主应力方向粘贴 45偏差 1 e 6.48% 5 e 32.4%
H
)
45
H
(
0
90
)
90 135
60 应变花
0
(1
0
H
)[
0
H
(
60
120
)]
60
(1
0
H
)[
60
H
(
120
0
)]
120
(1
0
H
)
120
H
(
0
60
)
45 0
2、测量导线电阻的影响
导线电阻减小了应变片的灵敏系数。
修正公式：
仪 1
RL R
一般导线长 10m 以上则需要修正。
或者修正灵敏系数：
确定性
周期性动态应变 非周期性动态应变
非确定性 随机性动态应变
一、周期性动态应变
(t) 0 n cos(2nf1t n )
静态应变 n1
谐波分量
n 1,2,3
常应变
简单周期应变
动态应变及其频谱
一、周期性动态应变 二、非周期性动态应变
准周期性动态应变
冲击载荷
突加载荷
三、随机性应变 记录仪表： 频率响应范围足够宽
1
2
45
0
0
90
90
用于主应力方向大致知道的情况；
45 0
1,2
E 2
0 90
1
1
1
( 0
90 )2
(2 45
0
90 )2
60应变花
1, 2
0
60
3
120
2
0
0
60
3
120
1
3
60
120
2
1
tg 1
(
3 60 120 )
90 135
45 0
2
90
1 0H
1 H2
( 90
H 0 )
讨论应变花的修正公式：
令：Q
1 0H
1 H2
45 Q( 45 H 135 )
0 Q( 0 H 90 )
90 Q( 90 H 0 )
135 Q( 135 H 45 )
得到： 45 Q (1 H ) 45 H ( 0 90 )
i
x
y
x
y
cos 2 i
xy
sin 2 i
2
2
2
i 1,2,3
求出：
1,2 x y 1
( x
y )2
2 xy
22
1 tg1 xy 2 x y
1
应变花主应力计算公式
1,2 0 90 1
2
2
( 0 90 )2 (2 45 0 90 )2 90
1 2
tg
三、现场测量的准备
应变片的安装、接线、防护和检查 四、测量仪器的调试和加载测量
预调平衡 预加载 加载测量 五、作出测量报告
记录
分析处理测量数据，将应变换算为应力；提交测试结论。
贴片方位和应变——应力换算
1、单向应力状态 E
2、双向应力状态 主应力方向已知
2
1
E
1 2
1
2
2
E
1 2
2
1
3、双向应力状态 （主应力方向未知）
电阻应变的测量实践
电阻应变测量的实践
一、测定方案的设计，仪器、器材的准备
二、实测
三、数据整理 测量步骤
一、选择测点位置和确定布片方案。
单向应力状态 一个工作片 双向应力状态 主应力方向已知 二个工作片
主应力方向未知 三个工作片或者应变花 制定试验方案文件 二、实验室准备 选择应变片和测量仪器 检测应变片阻值
（2）应变片的响应能力
应变的变化频率 f 10 KHz
2、仪器的选择和性能检测 （1）多点静态测量 预调平衡箱 自动多点切换开关箱 （2）动态测量 测试仪器的工作频率范围
（3）性能检测 频率特性和振幅特性
3、其它器材 导线、粘结剂、防护剂等
实测过程
2
1、粘贴方位不准造成的误差
1 2 1 2 cos 2
R K仪 K R RL
可采用公共地线接桥法：
三线制
工作片
RL
公共地线
A应
变
B仪
补偿片
RL
C
3、静态应力应变测量的误差分析
（1）应变计 （2）导线 （3）电阻应变仪
测量系统的相对误差： e系统 e12 e22 er2
减小误差的方法： 1、标定 2、重复测量，取平均值。
动态应变的测量
动态应变及其频谱
用统计特性研究
应变片的动态响应和疲劳寿命
一、动态响应 响应时间 0.2s
应变波沿构件表面的分布：
2 0 sin 0 sin x
应变片中点的应变：
t 0 sint
2 栅长：2 L
应变片测得的应变：（平均应变）
V
f
1 t
sin
a 2 t 0 sind 0 sint
相对误差：e t a
1、测量频率范围 2、阻抗匹配
动态应变的记录
标定： 1、电标定 2、机械标定
振幅特性的测定 频率特性的测定