電阻應(yīng)變計(jì)參數(shù)
一、敏感柵電阻
兩焊點(diǎn)之間的電阻為敏感柵電阻。敏感柵電阻的選擇應(yīng)根據(jù)應(yīng)變計(jì)的散熱面積、導(dǎo)線電阻的影響、信噪比、功耗大小來選擇。對(duì)于傳感器一般推薦選用350Ω、1000Ω電阻的應(yīng)變計(jì)。應(yīng)變計(jì)電阻大,可以減小導(dǎo)線電阻對(duì)電路靈敏度的影響,并能提高電路的信噪比。然而,在面積有限的情況下,若阻值太高,則應(yīng)變計(jì)的柵條應(yīng)特別細(xì),對(duì)任何一點(diǎn)劃痕、針孔、缺口都比較敏感,與基底的粘結(jié)力也將下
降,穩(wěn)定性變差,給制造和使用都帶來一定的困難。
我公司提供常用應(yīng)變計(jì)的電阻值有:60Ω、120Ω、350Ω、500Ω、600Ω、650Ω、750Ω、1000Ω、1100Ω、2000Ω等。
二、敏感柵柵長(zhǎng)
應(yīng)變片中把應(yīng)變量變換成電量部分的長(zhǎng)度,如圖1所示。柵長(zhǎng)是應(yīng)變計(jì)選擇的一個(gè)重要參數(shù)。應(yīng)變計(jì)的輸出是敏感柵覆蓋面積內(nèi)的平均應(yīng)變, 在應(yīng)力集中區(qū)域,峰值應(yīng)變常局限在很小的區(qū)域內(nèi),若選用較大柵長(zhǎng)的應(yīng)變計(jì),將造成明顯的測(cè)量誤差,如圖2曲線圖所示,對(duì)于傳感器則靈敏度下降。然而, 過小柵長(zhǎng)的應(yīng)變計(jì)(如柵長(zhǎng)小于3mm),許多性能將下降,尤其是應(yīng)變極限蠕變、靜態(tài)測(cè)量穩(wěn)定性以及疲勞壽命等。
較長(zhǎng)的應(yīng)變計(jì)有許多優(yōu)點(diǎn),如易于粘貼和接線,散熱性好,單位面積上的功耗小。這對(duì)于在塑料和其它熱傳遞性能不佳的試件上使用的應(yīng)變計(jì)來說是十分重要的。散熱不良,將造成敏感柵、基底、粘結(jié)劑和試件表面的局部高溫,從而嚴(yán)重影響應(yīng)變計(jì)的性能和精度。此外,對(duì)于非均勻材料,如混凝土、鑄鐵、鑄鋼等,一般要求柵長(zhǎng)大于材料的不均勻尺寸,才能比較真實(shí)的反映結(jié)構(gòu)內(nèi)的平均應(yīng)變。然而,柵長(zhǎng)也不是越長(zhǎng)越好。過長(zhǎng)的應(yīng)變計(jì)性能改善并不多,粘貼質(zhì)量不易保證,而且過短或過長(zhǎng)的應(yīng)變計(jì)成本較高。綜上所述,應(yīng)用于金屬材料上的測(cè)量,一般都選擇柵長(zhǎng)為3~6mm的應(yīng)變計(jì)。
三、應(yīng)變計(jì)的敏感柵結(jié)構(gòu)型式及圖樣
敏感柵結(jié)構(gòu)形狀包括敏感柵的形狀、數(shù)目和方向,橫柵尺寸,焊端的形狀及分布,敏感柵的橫向?qū)挾鹊?,現(xiàn)以中航電測(cè)儀器股份有限公司應(yīng)變計(jì)分類方法來做介紹:可分為單軸應(yīng)變計(jì),多軸應(yīng)變計(jì)和復(fù)式應(yīng)變計(jì)。
(1)單軸應(yīng)變計(jì)的主要特征是具有單一敏感柵,用于測(cè)量敏感柵軸線方向應(yīng)變。結(jié)構(gòu)型式有“AA”和“AB”兩種。其中“AA”的敏感柵為單軸水平方向結(jié)構(gòu)型式;“AB”為單軸45°敏感柵結(jié)構(gòu)型
(2)雙柵應(yīng)變計(jì)的主要特征是有兩個(gè)敏感柵,兩柵軸向相互成90°或0°,一般情況下,使用這些應(yīng)變計(jì)必須事先預(yù)知其應(yīng)力或應(yīng)變方向。主要的結(jié)構(gòu)型式有“BB”“HA”“GB”“FB”四種。其中“BB”兩柵互相垂直,即“T””型應(yīng)變計(jì),主要用于測(cè)試軸向應(yīng)變和橫向應(yīng)變(也稱泊松應(yīng)變);“HA”兩柵互相垂直成90°,與水平方向成45°,即“V”型應(yīng)變計(jì),主要用于測(cè)量剪切應(yīng)力、扭矩等物理量;“GB”兩柵處于同一軸向,主要用于測(cè)量處于同一軸向而受力方向不同的材料或結(jié)構(gòu)。“FB”兩柵互相平行,主要用于測(cè)量并排的不同梯度應(yīng)力或應(yīng)變。
(3) 多軸應(yīng)變計(jì)又稱應(yīng)變花,在同一基底上有兩個(gè)或兩個(gè)以上敏感柵排列成不同方向,用于測(cè)量主應(yīng)力方向未知的面應(yīng)力或點(diǎn)應(yīng)力。一般情況下,在需要確定應(yīng)力的材料上,粘貼應(yīng)變片來測(cè)量三個(gè)方向的應(yīng)力或應(yīng)變,通過特定的計(jì)算公式來計(jì)算其應(yīng)力大小和應(yīng)力方向,三軸互相夾角有45°,60°或120°等。主要結(jié)構(gòu)型式有“BA”、“CA”、“CC”、“CAK”、“CDK” 、“BC”、“CB”四種,其中“BA” “CA” “CC” 用于測(cè)量平面應(yīng)力, “BC” “CB” 用于測(cè)量點(diǎn)應(yīng)力,“CAK”“CDK”用于測(cè)量殘余應(yīng)力。
(4)復(fù)式應(yīng)變計(jì)是在同一基底上將多個(gè)敏感柵排列成所需形狀,且連接電路回路,它主要用于傳感器。如圓膜片(KA)