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2章　电阻应变计的原理及使用.pptx

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1、工程实验力学主编第2章　电阻应变计的原理及使用2.1　电阻应变计的工作原理2.2　电阻应变计的结构2.3　电阻应变计的分类2.4　电阻应变计的工作特性2.5　电阻应变计工作特性的标定2.6　电阻应变计的粘结剂2.7　电阻应变计的常规使用技术2.1　电阻应变计的工作原理2.1　电阻应变计的工作原理2.2　电阻应变计的结构图2-1　电阻应变计的结构电阻应变计主要由敏感栅、基底、覆盖层及引线所组成，敏感栅用粘结剂粘在基底和覆盖层之间。一种丝绕式应变计的典型结构如图2-1所示。2.2　电阻应变计的结构2.2.1　敏感栅2.2.2

2、　基底2.2.3　引线2.2.4　覆盖层2.2.1　敏感栅通常对制造应变计敏感栅的材料的要求主要是：1)灵敏系数Ks高，而且在较大的应变范围内保持为常数。2)敏感栅材料的弹性极限要高于被测构件材料的弹性极限，以免在测试中因敏感栅先出现塑性变形而影响测试精度。3)电阻率ρ高，分散度小，随时间变化小。4)电阻温度系数小，在较宽的温度范围内保持不变；分散度小，对温度循环有完全的重复性；有足够的稳定性，以减小由温度变化而引起的测量误差。5)伸长率高，耐腐蚀性好，疲劳强度高。6)焊接性能好，易熔焊和电焊；对引线的热电势小。7)加工

3、性能好，以便制成细丝或箔片。2.2.1　敏感栅图2-2　敏感栅的尺寸表2-1　应变计常用金属材料的物理性能2.2.1　敏感栅2.2.2　基底(1)纸　用纸作为应变计基底的优点是柔软并易于粘贴，应变极限大和价格低廉；缺点是耐湿性和耐久性差。(2)胶膜　环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂和聚酰亚胺等有机类粘结剂均可制成薄膜，用做应变计的基底。(3)玻璃纤维布　无碱玻璃纤维布的耐湿性、机械强度和电绝缘性能都很好，并且耐化学药品、耐高温(400～450℃)，多用做中温或高温应变计的基底，由它制成的应变计的刚度比胶膜基底要大。(4)金属

4、薄片　不锈钢及耐高温合金等金属薄片或金属网可作为焊接式应变计的基底。2.2.3　引线电阻应变计的引线是从敏感栅引出的丝状或带状金属导线。通常，在制造应变计时就将引线和敏感栅连接好，使其成为应变计的一部分，但也有某些箔式应变计在出厂时不带引线。引线应具有低的和稳定的电阻率以及小的电阻温度系数。常温应变计的引线材料多用纯铜，为了便于焊接，可在纯铜引线的表面镀锡。中温应变计、高温应变计的引线可以在纯铜引线的表面镀银、镀镍、镀不锈钢，或者采用银、镍铬(或改良型)、镍、铁铬铝、铂或铂钨等作引线。高疲劳寿命的应变计可采用铍青铜作引线

5、。2.2.4　覆盖层电阻应变计的覆盖层是用来保护敏感栅使其避免受到机械损伤或防止高温下氧化。常用制作基底的胶膜或浸含有机胶液(例如环氧树脂、酚醛树脂等)的玻璃纤维布作为覆盖层，也可以在敏感栅上涂敷制片时所用粘结剂作为保护层。覆盖层的材料包括纸、胶膜及玻璃纤维布等。2.3　电阻应变计的分类根据许用的工作温度范围可分为常温、中温、高温及低温应变计：1)高温应变计：许用工作温度在350℃以上。2)中温应变计：许用工作温度在60～350℃之间。3)常温应变计：许用工作温度在-30～60℃之间。4)低温应变计：许用工作温度在-30

6、℃以下。根据基底材料可分为：纸基、胶膜基底(缩醛胶基、酚醛基、环氧基、聚酯基、聚烯亚胺基等)、玻璃纤维增强基底、金属基底及临时基底等。根据安装方式可分为粘贴式、焊接式和喷涂式三类。根据敏感栅材料可分为金属、半导体及金属或金属氧化物浆料等三类：(1)金属应变计　包括丝式(丝绕式、短接式)应变计、箔式应变计和薄膜应变计。(2)半导体应变计　包括体型半导体应变计、扩散型半导体应变计和薄膜半导体应变计。(3)金属或金属氧化物浆料应变计　主要是厚膜应变计。2.3　电阻应变计的分类2.3　电阻应变计的分类2.3.1金属丝式应变计2.

7、3.2金属箔式应变计2.3.3　薄膜应变计2.3.4　半导体应变计2.3.5　几种特殊的应变计2.3.1　金属丝式应变计1.丝绕式应变计2.短接式应变计2.3.1　金属丝式应变计图2-3　丝绕式应变计2.3.1　金属丝式应变计图2-4　短接式应变计1.丝绕式应变计丝绕式应变计的疲劳寿命和应变极限较高，可作为动态测试用传感器的应变转换元件。丝绕式应变计多用纸基底和纸盖层，其造价低，容易安装。但由于这种应变计敏感栅的横向部分是圆弧形，其横向效应较大，测量精度较差，而且其端部圆弧部分制造困难，形状不易保证相同，使应变计性能分散

8、，故在常温应变测量中正逐步被其他片种代替。2.短接式应变计短接式应变计也有纸基和胶基等种类。短接式应变计由于在横向用粗铜导线短接，因而横向效应系数很小(＜0.1%)，这是短接式应变计的最大优点。另外，在制造过程中敏感栅的形状较易保证，故测量精度高。但由于它的焊点多，焊点处截面变化剧烈，因而这种应变计疲劳寿命短。2.3