工程实验力学 第2版 教学课件 作者 计欣华 邓宗白 鲁阳 等编著 参编：张明等 第4章　测量电桥的特性及应用.pptx

《工程实验力学 第2版 教学课件 作者 计欣华 邓宗白 鲁阳 等编著 参编：张明等 第4章　测量电桥的特性及应用.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、工程实验力学第4章　测量电桥的特性及应用4.1　测量电桥的基本特性和温度补偿4.2　电阻应变计在电桥中的接线方法4.3　测量电桥的应用4.1　测量电桥的基本特性和温度补偿4.1.1　测量电桥的基本特性4.1.2　温度的影响与补偿4.1.1　测量电桥的基本特性1)两相邻桥臂上应变计的应变相减。2)两相对桥臂上应变计的应变相加。4.1.1　测量电桥的基本特性图4-1　电桥4.1.2　温度的影响与补偿1.补偿块补偿法2.工作片补偿法1.补偿块补偿法图　4-22.工作片补偿法在同一被测试件上粘贴几个工作应变计，将它们适当地接入电桥中(比如相邻桥臂)。当试件受力且测点

2、环境温度变化时，每个应变计的应变中都包含外力和温度变化引起的应变，根据电桥基本特性式(4-3)，在应变仪的读数应变中能消除温度变化所引起的应变，从而得到所需测量的应变这种方法叫工作片补偿法。在该方法中，工作应变计既参加工作，又起到了温度补偿的作用。4.2　电阻应变计在电桥中的接线方法4.2.1　半桥接线法4.2.2　全桥接线法4.2.3　串联和并联式接线法4.2.1　半桥接线法1.半桥测量2.单臂测量1.半桥测量半桥测量接法如图4-3所示，电桥的两个桥臂AB和BC上均接工作应变计R1和R2。另外两臂AD和CD接固定电阻R，由于固定电阻因温度和工作环境的变化，

3、而产生的电阻变化很小，且相等，即ΔR3=ΔR4=0，因而，ε3=ε4=0。根据式(4-3)，应变仪的读数应变为εd=ε1-ε2(4-4)图4-3　半桥测量1.半桥测量2.单臂测量图4-4　单臂测量4.2.2　全桥接线法1.全桥测量2.对臂测量1.全桥测量图4-5　全桥接线法2.对臂测量电桥相对两臂接工作应变计，另相对两臂接温度补偿应变计。设工作应变计感受构件变形引起的应变分别为ε(1)和ε(4)，感受温度引起的应变为εt，温度补偿应变计感受温度引起的应变也为εt。即：ε1=ε(1)+εt，ε2=εt，ε3=εt，ε4=ε(4)+εt，根据式(4-6)，应变仪

4、的读数应变为εd=ε(1)+ε(4)(4-7)4.2.3　串联和并联式接线法1.串联接线法2.并联接线法4.2.3　串联和并联式接线法图4-6　串联和并联式接线法1.串联接线法1)串联接线后桥臂的应变为各个应变计应变值的算术平均值。2)当每一桥臂中串联的各个应变计的应变相同时，即ε=ε=…=ε=ε′时，则3)串联后的桥臂电阻增大，在限定电流下，可以提高供桥电压，相应地使读数应变增大。2.并联接线法2.并联接线法1)并联接线后桥臂的应变为各个应变计应变值的算术平均值。2)当同一桥臂中并联的所有应变计的电阻改变量都相同时，即ΔR=ΔR=…=ΔR=ΔR′，各个应变

5、计的应变也均相同，设为ε′，则桥臂的应变为3)并联后的桥臂电阻减小，在通过应变计的电流不超过最大工作电流的条件下，电桥的输出电流可以相应地提高n倍，这对于直接用电流表或记录仪器是有利的。4.3　测量电桥的应用4.3.1　半桥接线法的应用4.3.2　全桥接线法的应用4.3.1　半桥接线法的应用1.拉压应变的测量2.扭转切应力的测量3.弯曲应变的测量4.弯曲切应力的测量5.拉弯组合变形时的应变测量1.拉压应变的测量例4-1测定如图4-7所示受拉构件的拉伸应变。下面列举两种方案：(1)单臂测量　在构件表面沿轴向粘贴工作片R1，另在补偿块上粘贴温度补偿应变计R2(图

6、4-7a)，这时应变ε1中除有载荷F引起的拉伸应变εF外，还有温度变化引起的应变εt，即ε1=εF+εt，而ε2中只有温度变化引起的应变εt，即ε2=εt。按图4-7c接成半桥线路进行单臂测量，则应变仪的读数应变由式(4-4)得εd=ε1-ε2=(εF+εt)-εt=εF。可以看出，这样布片和接线，可测出载荷F作用下引起的拉伸应变，并且用补偿块补偿法消除了温度的影响。(2)半桥测量　在构件表面沿轴和横向分别粘贴应变计R1和R2(图4-7b)，此时ε1=εF+εt。而ε2中则有载荷F引起的横向应变-μεF(μ为杆件材料泊松比)和温度变化引起的应变εt，即ε2=

7、-μεF+εt按图4-7c接成半桥线路进行半桥测量，应变仪的读数应变由式(4-4)得εd=ε1-ε2=(εF+εt)-(-μεF+εt)=(1+μ)εF故杆件拉伸应变为εF=εd1+μ由此可见，这样布片和接线，可以测出载荷F作用下引起的拉伸应变，并且用工作片补偿法消除了温度影响。此外还可使读数应变增大(1+μ)倍，提高了测量灵敏度。因此，在实际测中经常采用半桥测量，而单臂测量一般在多点测量中应用。1.拉压应变的测量图4-7　受拉构件的拉伸应变测量1.拉压应变的测量2.扭转切应力的测量例4-2测定如图4-8a所示圆轴的扭转切应力。圆轴扭转时，表面各点为纯剪切应

8、力状态，其主应力大小和方向如图4-8b所示，即在与轴