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如何选择合适的电阻应变计?

供稿:中国工控网 2017/9/11 10:24:46

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  • 关键词: 电阻应变计
  • 摘要:本文对电阻应变计的选型原则及选型步骤进行了详细的介绍,供选型时参考。

  在应变测量时,只有正确选用电阻应变计,才能保证测量精度和可靠性,达到预期的测试目的。电阻应变计的种类繁多,选用时应根据测试的环境条件、被测构件的应变状态、被测构件的材料性质、应变计的尺寸和电阻值及测量精度等因素来决定。电阻应变计的选择原则是:
1.根据测试的环境条件
(1)环境温度 测量时应根据构件的温度选择合适的电阻应变计,使得在给定的试验温度范围内,电阻应变计能正常工作。
(2)环境湿度 潮湿对电阻应变计性能影响极大,会出现绝缘电阻降低、粘结强度下降等现象,严重时则无法进行测量。为此,在潮湿环境中,应选用防潮性能好的胶膜应变计,并采取恰当的防潮措施。
(3)磁场环境 电阻应变计在强磁场作用下,敏感栅会伸长或缩短,使电阻应变计产生输出。因此,敏感栅材料应采用磁致伸缩效应小的镍铬合金或铂钨合金。
2.根据被测构件的应变状态
(1)应变分布梯度 电阻应变计测出的应变值是应变计栅长范围内的平均应变值。因此当应变沿试件轴向为均匀分布时,可以选用任意栅长的应变计,而对测试精度无直接影响。栅长大的应变计,其横向效应系数小,且粘贴也比较容易。如果是对应变梯度大的构件进行测试,则应视具体情况选用栅长小的应变计。
(2)应变性质 对于静态应变测量,温度变化是产生误差的重要原因,如有条件,可针对具体试件材料选用温度自补偿应变计。对于动态应变测量,应选用疲劳寿命高的应变计,如箔式应变计。
3.根据被测构件的材料性质
(1)若被测构件的材料为弹性模量较高的均质材料(如金属材料),则对应变计无特殊要求。
(2)若被测构件的材料为非均质材料(如木材、混凝土等),则应选用栅长较大的应变计,以消除因材料不均匀而带来的影响。用于混凝土表面应变测量的应变计,其栅长一般应比颗粒的直径大四倍以上。
4.根据应变计的尺寸
应变计尺寸的选择,是根据试件的材料和应力状态,以及允许粘贴应变计的面积而定。例如,对于混凝土、铸铁、木材等表面粗糙、不匀的材料,选用栅长较大的应变计。对于表面光滑、均匀的材料,选用栅长较小的应变计。对于试件表面应力分布均匀或变化不大,且允许粘贴面较大的情况下,选用栅长较大的应变计。若在试件的应力集中区域,或允许粘贴面积很小的情况下,选用栅长≤1mm的应变计。对于塑料等导热性差的材料,一般选用栅长大的应变计。应变计的尺寸越小,则对粘贴质量的要求越高。因此,在确保测量精度和有足够安装面积的前提下,选用栅长较大的应变计为宜。
如果电阻应变计用于动态应变测量,则选择应变计的栅长时,还应考虑应变计对频率的响应等要求。
5.根据应变计的电阻值
应变计电阻值的选择,一般根据测试仪器对应变电阻值和测量应变灵敏度的要求,以及测试条件等而定。例如,应力分析测试常用的电阻应变仪通常是按应变计电阻值为120+5Ω进行设计的,因此,应力分析测试时,普遍选用电阻值为120Ω的应变计。而传感器上通常选用高电阻值(如350Ω、500Ω、1000Ω,甚至5000Ω)的应变计,因为这样可以提高其稳定性或输出灵敏度。有时为了减少应变计引线和连接导线的电阻对应变计应变灵敏度的衰减作用,或为了提高动态应变测量的信噪比,也选用高电阻值的应变计。
6.根据测试精度
一般认为以胶膜为基底、以铜镍合金和镍铬合金材料为敏感栅的电阻应变计性能较好,它具有精度高、长时间稳定性好以及防潮性能好等优点。

审核编辑(王静)
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