《应变电桥测量》PPT课件.ppt

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1、应变测量应变测量主讲：主讲：潘潘 斌斌一、应变的测量一、应变的测量 1应变测量原理应变测量原理 基本原理：基本原理：把所使用的应变片按构件的受力情况，合理的把所使用的应变片按构件的受力情况，合理的粘贴在被测构件变形的位置上，当构件受力产粘贴在被测构件变形的位置上，当构件受力产生变形时，应变片敏感栅也随之变形，敏感栅生变形时，应变片敏感栅也随之变形，敏感栅的电阻值就发生相应的变化。其变化量的大小的电阻值就发生相应的变化。其变化量的大小与构件变形成一定的比例关系，通过测量电路与构件变形成一定的比例关系，通过测量电路（如电阻应变测量装置）转换为与应变成比例（如电阻应变测量装置）转换为与应变成比例的模

2、拟信号，经过分析处理，最后得到受力后的模拟信号，经过分析处理，最后得到受力后的应力、应变值或其他的物理量的应力、应变值或其他的物理量测量电路及电阻应变仪测量电路及电阻应变仪 变化变化变化变化 电阻应变计电阻应变计电阻应变计电阻应变计电桥电路电桥电路电桥电路电桥电路机械应变机械应变机械应变机械应变U(I)U(I)变化变化变化变化电阻应变仪电阻应变仪电阻应变仪电阻应变仪放大、显示放大、显示放大、显示放大、显示当各桥臂应变片的灵敏度当各桥臂应变片的灵敏度当各桥臂应变片的灵敏度当各桥臂应变片的灵敏度 S S相同相同相同相同2应变测量装置应变测量装置 应变测量装置应变测量装置也称也称电阻应变仪电阻应变仪

3、。一般采用调幅放大电路，。一般采用调幅放大电路，它由电桥、前置放大器、功率放大器、相敏检波器、低它由电桥、前置放大器、功率放大器、相敏检波器、低通滤波器、振荡器、稳压电源组成。电阻应变仪将应变通滤波器、振荡器、稳压电源组成。电阻应变仪将应变片的电阻变化转换为电压（或电流）的变化，然后通过片的电阻变化转换为电压（或电流）的变化，然后通过放大器将此微弱的电压（或电流）信号进行放大，以便放大器将此微弱的电压（或电流）信号进行放大，以便指示和记录。指示和记录。静态电阻应变仪静态电阻应变仪：用于静态载荷作用下的应变测量，以：用于静态载荷作用下的应变测量，以及变化十分缓慢或变化后能很快稳定下来的应变测量。

4、及变化十分缓慢或变化后能很快稳定下来的应变测量。静动态电阻应变仪静动态电阻应变仪：以静态应变测量为主，兼作：以静态应变测量为主，兼作200Hz以下的低频动态测量。以下的低频动态测量。动态电阻应变仪动态电阻应变仪：用于：用于02kHz范围的动态应变测量。范围的动态应变测量。超动态电阻应变仪超动态电阻应变仪：用于：用于020kHz的动态过程和爆炸、的动态过程和爆炸、冲击等瞬态变化过程中的冲击等瞬态变化过程中的动态应变测量。动态应变测量。3应变仪的电桥特性应变仪的电桥特性 应变仪中多采用应变仪中多采用交流电桥交流电桥，电源以载波频率供电，四个，电源以载波频率供电，四个桥臂均为电阻组成，由可调电容来平

5、衡分布电容。电桥桥臂均为电阻组成，由可调电容来平衡分布电容。电桥输出电压：输出电压：当各桥臂应变片的灵敏度当各桥臂应变片的灵敏度S相同时，则上式可改写为相同时，则上式可改写为（电桥和差特性电桥和差特性）工作方式工作方式 半桥单臂半桥单臂 半桥双臂半桥双臂 全全 桥桥应变片所在应变片所在桥臂桥臂 R输出电压输出电压对于半桥单臂、半桥双臂、全桥联接，其输出电对于半桥单臂、半桥双臂、全桥联接，其输出电压如下表所示：压如下表所示：电阻应变仪电桥工作方式和输出电压电阻应变仪电桥工作方式和输出电压以上电桥的特性又称电桥的加减特性，在应变、应力以上电桥的特性又称电桥的加减特性，在应变、应力测量中非常有用。测

6、量中非常有用。4.电阻应变片的布片和接桥方法电阻应变片的布片和接桥方法1）在分析试件受力的基础上选择主应力最大点为）在分析试件受力的基础上选择主应力最大点为贴片位置。贴片位置。2）充分合理地应用电桥和差特性，只使需要测的）充分合理地应用电桥和差特性，只使需要测的应变影响电桥的输出，且有足够的灵敏度和线性应变影响电桥的输出，且有足够的灵敏度和线性度。度。3）使试件贴片位置的应变与外载荷成线性关系）使试件贴片位置的应变与外载荷成线性关系下表列举了在轴向拉伸（或压缩）载荷下应变测下表列举了在轴向拉伸（或压缩）载荷下应变测试的应变片的布置和接桥方法。试的应变片的布置和接桥方法。轴向拉伸（或压缩）载荷下

7、应变测试的应变片的布置和接轴向拉伸（或压缩）载荷下应变测试的应变片的布置和接桥方法桥方法 从表中可以看出，应变片不同的布置和接桥方法对灵从表中可以看出，应变片不同的布置和接桥方法对灵敏度、温度补偿情况和消除弯矩影响是不同的。一般敏度、温度补偿情况和消除弯矩影响是不同的。一般应优先选用输出信号大、能实现温度补偿、贴片方便应优先选用输出信号大、能实现温度补偿、贴片方便和便于分析的方案。和便于分析的方案。5应变片的选择及应用应变片的选择及应用（1）试件的测试要求）试件的测试要求 应变片的选择应从满足测试精度、所测应变的性质等应变片的选择应从满足测试精度、所测应变的性质等方面考虑。方面考虑。（2）试验

8、环境与试件的状况）试验环境与试件的状况 试验环境对应变测试的影响主要是通过温度、湿度等因素试验环境对应变测试的影响主要是通过温度、湿度等因素起作用。试件本身的状况同样是选用应变片的重要依据之起作用。试件本身的状况同样是选用应变片的重要依据之一。一。（3）应变片的粘贴）应变片的粘贴 应变片的粘贴是应变式传感器或直接用应变片作为传感应变片的粘贴是应变式传感器或直接用应变片作为传感器的成败关键。器的成败关键。(a)(a)、(f)(f)、(i)(i)：直角应变花：直角应变花：直角应变花：直角应变花(b)(b)、(g)(g)：45 45。应变花应变花应变花应变花(c)(c)：45 45。应变花应变花应变

9、花应变花(d)(d)、(e)(e)：纵向、横向应变计链：纵向、横向应变计链：纵向、横向应变计链：纵向、横向应变计链(h)(h)：残余应变计：残余应变计：残余应变计：残余应变计 电阻应变式传感器的应用电阻应变式传感器的应用一、应变式传感器的特点一、应变式传感器的特点一、应变式传感器的特点一、应变式传感器的特点1 1、优点、优点、优点、优点应用和测量范围广应用和测量范围广应用和测量范围广应用和测量范围广精度和灵敏度高精度和灵敏度高精度和灵敏度高精度和灵敏度高频率响应特性好频率响应特性好频率响应特性好频率响应特性好对复杂环境的适应性强对复杂环境的适应性强对复杂环境的适应性强对复杂环境的适应性强商品化商品化商品化商品化2 2、缺点、缺点、缺点、缺点大应变下的非线性大应变下的非线性大应变下的非线性大应变下的非线性屏蔽措施屏蔽措施屏蔽措施屏蔽措施不能测应力梯度的变化不能测应力梯度的变化不能测应力梯度的变化不能测应力梯度的变化0.1%0.01%几十几十上百上百KHz成员：成员：潘潘 斌斌宋凌云宋凌云张张 韬韬张张 浩浩制作人：潘斌制作人：潘斌