静态应变测量的误差分析

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1、总第161期2010年第1期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．161No．12010文章编号：1673-1220(2010)01-047-05静态应变测量的误差分析徐顺飞(中国直升机设计研究所，江西景德镇333001)摘要通过分析静态应变测量的误差来源，提出误差修正和控制的方法，以评价并改善试验室的应变测量工作。关键词静态应变测量；误差；来源；修正中图分类号：V216文献标识码：ATheErrorAnalyseofStaticStrainMeasurementXUShunfei(ChinaHelicopterResearchandDevelopmentI

2、nstitute，Jingdezhen333001，China)AbstractThroughanalyzingtheelTorsourceofstaticstrainmeasurement，thispaperwillgiveamethodoferrorcorrectingandcontrollingforestimatingandimprovingthestrainmeasurementworkoflaboratory．Keywordsstaticstrainmeasurement；error；source；correct1前言为应变计的机械滞后’见图1。应变电测方法具有测量精度高

3、、应用方便等优点。对于静态应变测量这一优势更为明显，但影响应变测量精度的因素较多，如不仔细分析并采取有效措施，就可能带来很大的测量误差。从测量系统的组成来看，它由应变计、导线、测量仪器三部分组成，在分析测量误差时必须分别加以考虑，凡是属系统误差可采用修正或校准的方法消除，凡属随机误差则需进行估算，然后进行综合得出总的测量误差。2应变计引起的测量误差2．1应变计的机械滞后在恒定温度下，对安装应变计的试件进行加载和卸载，其加载曲线和卸载曲线不重合，这种现象称∞i制翻惜靶机械应变雌图1机械应变滞后机械滞后的产生，主要是敏感栅、基底和粘结剂在承受机械应变之后留下的残余变形所致。机械滞后的大小

4、与应变计所承受的应变量有关，加载时的收稿日期：2009-06．16作者简介：徐顺飞(1982．)，男，工程师，主要研究方向：直升机静力学试验。·48·直升机技术总第161期机械应变愈大，卸载过程中的机械滞后就愈大。尤其是新安装的应变计，第一次承受应变载荷时，常常产生较大的机械滞后，经历几次加卸载循环之后，机械滞后便明显地减少。所以，通常在正式试验之前都要预先加卸载2—3次，以减少机械滞后对测量数据的影响。2．2蠕变带来的误差应变计在加卸载时应变并非瞬时达到平衡值，而是通过一种松弛过程来完成其变化，如图2所示，加一固定载荷，应变计有一个指示应变，随着时间的增加应变值不断减小，并趋于稳定

5、；卸载后则反过来，应变指示值慢慢地回到零点。这种指示应变随时间变化的现象称为蠕变。∞制馏0O时间t图2蠕变随时间的变化规律线松驰应变计在常温下使用时，产生蠕变的原因主要是应变基底材料和粘结剂具有一定的粘弹性，当应力以剪切形式传递到胶层上，其内部应力高的部位就会发生应力松弛，应力就会向周围原来应力低的部位转移。胶层愈厚，“滑移”现象就愈甚，产生的蠕变也愈大。因此，要减少蠕变所带来的误差的关键是：1)使用应力传遣陛能良好的粘结剂；2)应变计安装人员应具备精湛而娴熟的粘贴技术和一丝不苟的工作态度。2．3绝缘电阻的分流作用应变计的绝缘电阻是指敏感栅及引线与被测试件之间的电阻值，见图3。当安装

6、在试件上的应变计通入工作电流以后，绝缘电阻可认为是每段栅丝与试件表面之问许多小电阻的并联值。由于并联电路的分流作用，使通过敏感栅的电流变小。绝缘电阻越低，分流作用就越大，通过敏感栅上的电流就越小。因此绝缘电阻下降，将使测量系统的灵敏度降低，使应变计的指示应变产生误差；同时绝缘电阻的不稳定，就会使测量桥臂电阻发生变化，形成零点漂移。ARlR2R3凡图3应变片电阻的分布B提高绝缘电阻的途径方法是：选用电绝缘性能良好的粘结剂和基底材料，并使其经过充分的固化处理。使得提高应变计的绝缘电阻的同时，不增加蠕变和机械滞后。2．4粘贴方向的影响应变计粘贴后方向如果与测点要求的方向不重合，则会给测量结

7、果带来误差。如图4所示，设预定测量基准线与主应变方向夹角为0，而实际应变计粘贴方向与主应变方向夹角为07=0+A0。图4粘贴方向的影响根据应变状态理论则有：‰：鼍卑+薯粤c。s20(1)‰2—F+—FcoLlJ-钉：}卑+生≥s2(0+Ao)COSZ／A(2‘)占矿=——写—一+——；广+【，Ae口=占口，一占口=(8l一占2)sin(20+Ap)sinA0(3)由上式可见，误差不仅跟A0有关，更与跟夹角p有关，0愈大则误差愈大，因此应尽可能减小方向偏差。