修改后电阻应变片粘贴细则

结构试验中电阻应变片的粘贴细则

上海先科桥梁隧道检测加固工程技术有限公司

2009年4月

目录

一前言 (1)

二试验要求 (1)

三试验仪表和器材 (1)

四用电阻应变片测量应变的基本原理 (1)

五用电阻应变片测量应变的基本原则 (2)

六应变片的粘贴技术 (2)

1.电阻应变片的选取 (2)

2．应变胶的选取 (3)

3.试件表面的处理： (3)

4.测点定位： (4)

5.应变片的粘贴技术： (4)

6.导线固定 (5)

七、大型结构试验中应变片的状态监控： (6)

荷载试验中应变片的粘贴细则

一前言

电阻应变测量技术是当前大型结构试验中应用最广和最有效的手段。电阻应变测量技术是用电阻应变片粘贴在被测构件的表面上来测定构件表面的应变，显然只有粘贴层均匀，牢固，稳定才能保证电阻应变片中的敏感栅如实地再现构件的变形，因而粘贴电阻应变片是结构试验电测中最关键的项目。由于应变片的粘贴靠手工操作，工艺准确与否事关粘贴质量和其后的实验应力分析的准确性和可信性。，为此特编写本《结构试验中电阻应变片的粘贴细则》。

二试验要求

1．掌握电阻应变片的选用原则和方法；

2．学习常温电阻应变片的粘贴方法及过程；

3．学会防潮层的制作；

4．认识并理解粘贴过程中涉及到的各种技术及要求对应变测试工作的影响。

三试验仪表和器材

1．电阻应变片：箔式应变片；

2．数字万用表：分辨率≤0.1Ω；

3．兆欧表：500MΩ或1000MΩ；

4．粘合剂：钢结构氰基丙烯酸脂粘合剂（502）；

混凝土结构环氧树脂类粘合剂（504，914，AB胶）；

5．无水酒精浸泡的棉球（纱布）；

6．镊子、砂布、锉刀、刮刀、玻璃纸、胶带纸、电烙铁、焊锡、焊锡膏、砂轮机等工具；

7．接线端子、测量导线。

四用电阻应变片测量应变的基本原理

用电阻应变片测量应变时，要将应变片粘贴到结构上，当结构发生变形，应

变片就会跟随一起变形，这时应变片中的电阻丝就会因其机械变形而导致电阻丝的电阻发生变化，电阻的变化也就反应了结构的变形情况，这就是用电阻应变片测量应变的基本原理。

五用电阻应变片测量应变的基本原则

从电阻应变片测量应变的基本原理中可以看出，首先要保证应变片与被测物体共同产生变形，其次，要保证电阻应变片本身的电阻值的稳定，才能得到准确的应变测量结果，这是应变片粘贴的基本原则。因此应变片本身的质量和粘贴质量的好坏对测量结果影响很大，应变片必须牢固地粘贴在试件的被测测点上，因此对粘贴的技术要求十分严格。为保证粘贴质量和测量正确，要求如下：1．认真检查、分选电阻应变片，保证应变片的质量；

2．测点基底平整、清洁、干燥，使应变片能够牢固地粘贴到试件上，不脱落，不翘曲，不含气泡；

3．粘结剂的电绝缘性好、化学性质稳定，工艺性能良好，并且蠕变小，粘贴强度高，温、湿度影响小，确保粘贴质量，并使应变片与试件绝缘，且不发生蠕变，保证电阻应变片电阻值的稳定；

4．粘贴的方向和位置必须准确无误，因为试件上不同位置、不同方向的应变是不同的，应变片必须粘贴到要测试的应变测点上，也必须是要测试的应变方向。

5．做好防潮工作，使应变片在使用过程中不受潮，以保证应变片能正确传递构件应变信息。

六应变片的粘贴技术

1.电阻应变片的选取

选用应变片时应根据应变片的初始参数及试件的受力状态、应变梯度、应变性质、工作条件、测试精度等要求进行综合考虑，对于一般的结构试验可采用120Ω纸基金属丝应变片就可满足试验要求，其标距可结合试件的材料来选定，如钢材通常采用5~15mm，混凝土则用100~150mm，（≥3 d：d为粗骨料粒径）石材用50~100mm。对于有特殊要求的还应该选用特种应变片，如低温应变片、高温应变片、疲劳寿命片、裂纹探测片、应力片以及适合在高压、核辐射、强磁

场等条件下使用的应变片。

在应变片灵敏数K相同的一批应变片中，剔除电阻丝栅有形状缺陷，片内有气泡、霉斑、锈点等缺陷的应变片。用数字万用表的电阻档测量应变片的电阻值R，将电阻值在120±2Ω（参照具体应变片参数表）范围内的应变片选出待用，记录该片的阻值和灵敏系数(应变片灵敏系数由厂家标定，康铜丝为2.00左右)。

2．应变胶的选取

应变胶应能可靠的将试件的应变传递到应变片的敏感栅上，其线性滞后、零飘、蠕变等特性在一定程度上影响着应变片的一些工作性能。对应变胶性能的要求是:粘结强度高(剪切强度一般不低于3~4MPa)，电绝缘性能好，化学稳定性及公艺性好;在特殊条件下还要考虑一些其他要求，如耐高温、耐老化、耐介质(油、水、酸和碱)等。目前常用的应变胶分为有机胶和无机胶两类，常温下用有机胶，无机胶则用于高温应变片的粘贴。常规桥梁试验粘贴应变片的应变胶一般为氰基丙烯酸脂粘合剂（502胶）和环氧树脂类粘合剂（504，914，AB胶）。

常用的502胶是借助于空气中微量水分的催化作用而迅速聚合固化而产生粘结强度的，该类胶的粘结强度能满足桥梁应变测试的要求。快干胶有效期6个月并应在低温、干燥和避光的条件下保存。AB胶是环氧树脂胶中常用的一种，它是靠环氧树脂与乙二胺分子聚合反应而固化、产生粘结强度的，有较高的剪切强度和防水性能、电绝缘性能。

3.试件表面的处理：

用磨光机、锉刀、砂布等工具将结构上的贴片位置打磨平整，对钢材表面，要打磨除去钢材表面的污垢、漆层、锈迹，使露出金属光泽，并打磨使其表面的光洁度达到＞5，再用1#砂布打磨成双向45°交叉纹，之后用镊子镊起无水酒精棉球将贴片处擦洗干净，至棉球洁白为止；对混凝土表面无浮浆，必要时要先进行涂底胶处理(如果打磨完的混凝土表面较粗糙，有较大的空洞或裂纹，使应变片不能完好地与混凝土表面粘贴在一起，这时用AB胶按照1:1的比例、掺入适量的水泥搅拌均匀后涂抹到混凝土表面，使其能将混凝土表面的空洞和裂纹完全填补均匀)，待固化后再次打磨平整。见图1-1：

图1-1钢构件应变片粘贴处表面处理示意图

4.测点定位：

应变片必须准确地粘贴在结构或试件的应变测点上，而且粘贴方向必须是要测量的应变方向。可用钢笔在处理好的构件表面参照图1-2方式画测点定位线。

图1-2钢试件应变片定位示意图

5.应变片的粘贴技术：

（1）分清应变片的正、反面(有引出线的一面为正面)；

（2）用手捏住应变片的引线，另一只手上胶，在应变片的粘贴面(反面)和钢板上均匀而薄地涂上一层粘结剂(502胶)；

（3）迅速将应变片贴上并用锯子或小刀，校正方向，即保证电阻栅的中心与构件的测点定位线对准，后立即盖上玻璃纸；

（4）用手指沿一个方向轻度滚压使胶层均匀并有意识地将多余的粘结剂向片子的四周挤出，胶层中如有气泡应当同时于以排出；

（5）在确认片子的所有底面积（包括敏感栅以外的部分）与结构物上有粘结剂后，在玻璃纸上用手指抹上极微量的清水并即刻用大姆指对整个应变片加压。这

时还应关注敏感栅与引出线的焊点部分是否粘贴牢固；

（6）用1000W以上的电吹风（对502胶）或红外线灯（对504胶）对贴有应变片区，吹热风或烘烤，以加速胶层固化；

（7）用小刀仔细清除应变片四周防潮面积以外的挤出或流出的502胶；

（8）用兆欧表检测应变片与构件之间的绝缘度来检验胶层的干燥程度；

桥梁检定规程视应变片的片基材质和标距要求的绝缘值是：

（9）通过绝缘度检验的应变片应即刻用专用防潮腊全面妥善封闭；

（10）必要时加设防护罩以防机械碰击。

6.导线固定

（1）接线端子的粘贴：

接线端子是应变片的引出线与接入应变仪的测量导线的连接焊点。用镊子将接线端子按在要粘贴的位置，然后滴一滴502胶在接线柱边缘，待一分钟后，接线柱就会粘贴在试件上。见图1-4。(注意：接线柱不要离应变片太远，否则会使应变片的引出线与试件接触而导致应变片与试件短路。若接线柱与应变片相隔较远时，则要在引线的下面粘贴一层绝缘透明胶带，防止引出线与试件接触。）

图1-4 接线柱粘贴示意图

(2)焊接：

将应变片的引出线弯成半圆形，用电烙铁锡焊在长条形接线端子的一端上，继而将测量导线也锡焊在同一接线端子的另一端，焊点大小应适当，并绝对避免

虚焊。

接线柱端子挂锡

电烙铁热了之后，先粘少许松香，再挂少许焊锡，然后将电烙铁在接线端子上放置2~3秒钟左右拿开即可。要求接线柱上基本挂满焊锡。

导线挂锡

电烙铁热了之后，先粘少许松香，再挂少许焊锡，然后将电烙铁与导线的裸露线芯的四周都接触上，整个导线挂锡就完成了。(注意：导线挂锡一端的裸露线芯不能过长，以3±1mm为宜。)

引出线及导线的同时在接线端子上锡焊

先用导线挂锡的一端将应变片的引出线压在接线柱上，再把电烙铁放到接线柱上，当焊锡熔化之后立即将电烙铁移走，拿导线的手此时不能移动，3~5秒之后，焊锡重新凝固，整个的焊接就完成了。

图1-5接线柱粘贴示意图

七、大型结构试验中应变片的状态监控：

大型结构试验例如多跨钢桁梁需布设的应变片测点数可达数佰上千。这时就需对散布在全桥各焊件上的应变片状态作监控，方法是建立应变片状况动态记录薄（参见表7-1），每日在各测站对引入该测站的所有应变片检测其电阻值及其对钢梁的绝缘值。一旦检出异常点（如短路、开路、阻值增大、绝缘降低）应即对予以修复。

表7-1 应变片状况动态记录

电阻应变式传感器.

电阻应变式传感器 应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生应变的一种传感器，最常用的传感元件为电阻应变片。 应用范围：可测量位移、加速度、力、力矩、压力等各种参数。 应变式传感器特点 ①精度高，测量范围广； ②使用寿命长，性能稳定可靠； ③结构简单，体积小，重量轻； ④频率响应较好，既可用于静态测量又可用于动态测量； ⑤价格低廉，品种多样，便于选择和大量使用。 1、应变式传感器的工作原理 (1) 金属的电阻应变效应 金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象，称为金属的电阻应变效应。 公式推导： 若金属丝的长度为L，截面积为S，电阻率为ρ，其未受力时的电阻为R，则: (9.1)

如果金属丝沿轴向方向受拉力而变形，其长度L变化dL，截面积S 变化dS，电阻率ρ变化，因而引起电阻R变化dR。将式(9.1)微分，整理可得: (9.2) 对于圆形截面有： (9.3) 为金属丝轴向相对伸长，即轴向应变；而则为电阻丝径向相对伸长，即径向应变，两者之比即为金属丝材料的泊松系数μ，负号表示符号相反，有: (9.9) 将式(9.9)代入(9.3)得: (9.5) 将式(9.5)代入(9.2)，并整理得： (9.6) (9.7) 或 K0称为金属丝的灵敏系数，其物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化。 K0称为金属丝的灵敏系数，其物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化。

公式简化过程： 由式可以明显看出，金属材料的灵敏系数受两个因素影响： 一个是受力后材料的几何尺寸变化所引起的，即项；另一个是受力后材料的电阻率变化所引起的，即项。对于金属材料项比项小得多。大量实验表明，在电阻丝拉伸比例极限范围内，电阻的相对变化与其所受的轴向应变是成正比的，即K0为常数，于是可以写成： (9.8) Array通常金属电阻丝的K0=1.7～4.6。 通常金属电阻丝的K0=1.7～4.6。 (2) 应变片的基本结构及测量原理 距 用面积。应变片的规格 一般以使用面积和电 阻值表示，如 2 为 的电阻丝制成的。 高的阻值， 栅状， 在绝缘的基底上。 两端焊接引线。

应变片及其原理

应力与应变的概念 应力 所谓“应力”，是在施加的外力的影响下物体内部产生的力。如图1所示： 在圆柱体的项部向其垂直施加外力P的时候，物体为了保持原形在内部 产生抵抗外力的力——内力。该内力被物体（这里是单位圆柱体）的截面积 所除后得到的值即是“应力”，或者简单地可概括为单位截面积上的内力，单 位为Pa（帕斯卡）或N/m2。例如，圆柱体截面积为A(m2),所受外力为P(N 牛顿)，由外力=内力可得，应力： （Pa或者N/m2） 这里的截面积A与外力的方向垂直，所以得到的应力叫做垂直应力。 图1 应变 当单位圆柱体被拉伸的时候会产生伸长变形ΔL，那么圆柱体的 长度则变为L+ΔL。这里，由伸长量ΔL和原长L的比值所表示的伸 长率（或压缩率）就叫做“应变”，记为ε。 与外力同方向的伸长(或压缩)方向上的应变称为“轴向应变”。应变表示的是伸长率（或压缩率），属于无量纲数，没有单位。由于量值很小(1×10-6百万分之一)，通常单位用“微应变”表示，或简单地用μE表示。 而单位圆柱体在被拉伸的状态下，变长的同时也会变细。直径为d0的棒产生Δd的变形时，直径方向的应变如下式所示： 这种与外力成直角方向上的应变称为“横向应变”。轴向应变与横向应变的比称为泊松比，记为υ。每种材料都有其固定的泊松比，且大部分材料的泊松比都在0.3左右。 应力与应变的关系 各种材料的应变与应力的关系已经通过实验进行了测 定。图2所示为一种普通钢材（软铁）的应力与应变关系图。 根据胡克定律，在一定的比例极限范围内应力与应变成线性 比例关系。对应的最大应力称为比例极限。

或者 图2 应力与应变的比例常数E 被称为弹性系数或扬氏模 量，不同的材料有其固定的扬氏模量。 综上所述，虽然无法对应力进行直接的测量，但是通过测量由外力影响产生的应变可以计算出应力的大小。 应变片的构造及原理 应变片的构造 应变片有很多种类。一般的应变片是在称为基底的塑料薄膜（15-16μm）上贴上由薄金属箔材制成的敏感栅（3-6μm），然后再覆盖上一层薄膜做成迭层构造。 应变片的原理 将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。应变片就是应用这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。一般应变片的敏感栅使用的是铜铬合金，其电阻变化率为常数，与应变成正比例关系。即： 其中，R：应变片原电阻值Ω（欧姆） ΔR：伸长或压缩所引起的电阻变化Ω（欧姆） K：比例常数(应变片常数) ε：应变 不同的金属材料有不同的比例常数K。铜铬合金的K值约为2。这样，应变的测量就通过应变片转换为对电阻变化的测量。但是由于应变是相当微小的变化，所以产生的电阻变化也是极其微小的。 要精确地测量这么微小的电阻变化是非常困难的，一般的电阻计无法达到要求。为了对这种微小电阻变化进行测量，我们使用带有惠斯通电桥的专用应变测量仪。

电阻应变片的粘贴及防潮技术.

试验一电阻应变片的粘贴及防潮技术 一、实验目的: 1. 掌握电阻应变片的选用原则和方法; 2. 学习常温用电阻应变片的粘贴方法及过程; 3. 学会防潮层的制作; 4. 认识并理解粘贴过程中涉及到的各种技术及要求对应变测试工作的影响。 二、实验内容: 在模拟试件上粘贴应变片。 三、实验仪表和器材: 1. 模拟试件(小钢板 ; 2. 常温用电阻应变片; 3. 数字万用表; 4. 兆欧表; 5. 粘合剂:T-1型 502胶, CH31双管胶(环氧树脂或硅橡胶; 6. 丙酮浸泡的棉球; 7. 镊子、划针、砂纸、锉刀、刮刀、塑料薄膜、胶带纸、电烙铁、焊锡、焊锡膏等小工具; 8. 接线柱、短引线。 四、用电阻应变片测量应变的基本原理:

用电阻应变片测量应变时, 要将应变片粘贴到试件上, 当试件发生变形, 应变片就会跟随一起变形, 这时应变片中的电阻丝就会因其机械变形而导致电阻丝的电阻发生变化,电阻的变化也就反应了结构的变形情况,这就是用电阻应变片测量应变的基本原理。 五、用电阻应变片测量应变的基本原则: 从电阻应变片测量应变的基本原理中可以看出, 首先要保证应变片与被测物体共同产生变形,其次,要保证电阻应变片本身的电阻值的稳定,才能 1 2 得到准确的应变测量结果,这是应变片粘贴的基本原则。因此应变片本身的 质量和粘贴质量的好坏对测量结果影响很大, 应变片必须牢固地粘贴在试件的被测测点上,因此对粘贴的技术要求十分严格。为保证粘贴质量和测量正确,要求如下: 1. 认真检查、分选电阻应变片,保证应变片的质量; 2. 测点基底平整、清洁、干燥, 使应变片能够牢固地粘贴到试件上,不脱落,不翘曲,不含气泡; 3. 粘结剂的电绝缘性好、化学性质稳定,工艺性能良好,并且蠕变小, 粘贴强度高,温、湿度影响小,确保粘贴质量,并使应变片与试件绝缘,且不发生蠕变,保证电阻应变片电阻值的稳定; 4. 粘贴的方向和位置必须准确无误, 因为试件上不同位置、不同方向的应变是不同的,应变片必须粘贴到要测试的应变测点上,也必须是要测试的应变方向。 5. 做好防潮工作, 使应变片在使用过程中不受潮, 以保证应变片电阻值的稳定; 六、实验方法及步骤: 1. 电阻应变片的选择:

电阻应变测量原理及方法

目录 电阻应变测量原理及方法 (2) 1. 概述 (2) 2. 电阻应变片的工作原理、构造和分类 (2) 2.1电阻应变片的工作原理 (2) 2.2电阻应变片的构造 (4) 2.3电阻应变片的分类 (4) 3. 电阻应变片的工作特性及标定 (6) 3.1电阻应变片的工作特性 (6) 3.2电阻应变片工作特性的标定 (10) 4. 电阻应变片的选择、安装和防护 (12) 4.1电阻应变片的选择 (12) 4.2电阻应变片的安装 (13) 4.3电阻应变片的防护 (14) 5. 电阻应变片的测量电路 (14) 5.1直流电桥 (15) 5.2电桥的平衡 (17) 5.3测量电桥的基本特性 (18) 5.4测量电桥的连接与测量灵敏度 (19) 6. 电阻应变仪 (24) 6.1静态电阻应变仪 (24) 6.2测量通道的切换 (26) 6.3公共补偿接线方法 (27) 7. 应变-应力换算关系 (28) 7.1单向应力状态 (28) 7.2已知主应力方向的二向应力状态 (29) 7.3未知主应力方向的二向应力状态 (29) 8. 测量电桥的应用 (31) 8.1拉压应变的测定 (31) 8.2弯曲应变的测定 (34) 8.3弯曲切应力的测定 (35) 8.4扭转切应力的测定 (36) 8.5内力分量的测定 (36)

电阻应变测量原理及方法 1. 概述 电阻应变测量方法是实验应力分析方法中应用最为广泛的一种方法。该方法是用应变敏感元件——电阻应变片测量构件的表面应变，再根据应变—应力关系得到构件表面的应力状态，从而对构件进行应力分析。 电阻应变片（简称应变片）测量应变的大致过程如下：将应变片粘贴或安装在被测构件表面，然后接入测量电路（电桥或电位计式线路），随着构件受力变形，应变片的敏感栅也随之变形，致使其电阻值发生变化，此电阻值的变化与构件表面应变成比例，测量电路输出应变片电阻变化产生的信号，经放大电路放大后，由指示仪表或记录仪器指示或记录。这是一种将机械应变量转换成电量的方法，其转换过程如图1所示。测量电路的输出信号经放大、模数转换后可直接传输给计算机进行数据处理。 电阻应变测量方法又称应变电测法，之所以得到广泛应用，是因为它具有下列优点 1．测量灵敏度和精度高。其分辨率达1微应变（με），1微应变=10-6应变（ε）。 2．测量范围广。可从1微应变测量到2万微应变。 3．电阻应变片尺寸小，最小的应变片栅长为0.2毫米；重量轻、安装方便，对构件无 附加力，不会影响构件的应力状态，并可用于应力梯度变化较大的应变的测量。 4．频率响应好。可从静态应变测量到数十万赫的动态应变。 5．由于在测量过程中输出的是电信号，易于实现数字化、自动化及无线电遥测。 6．可在高温、低温、高速旋转及强磁场等环境下进行测量。 7．可制成各种高精度传感器，测量力、位移、加速度等物理量。 该方法的缺点是： 1．只能测量构件表面的应变，而不能测构件内部的应变。 2．一个应变片只能测定构件表面一个点沿某一个方向的应变，不能进行全域性的测量。 3．只能测得电阻应变片栅长范围内的平均应变值，因此对应变梯度大的应力场无法进 行测量。 2. 电阻应变片的工作原理、构造和分类 2.1 电阻应变片的工作原理 由物理学可知，金属导线的电阻值R 与其长度L 成正比，与其截面积A 成反比，若 图1 用电阻应变片测量应变的过程

电阻应变片粘贴实验报告

实验报告（三）电阻应变片的粘贴 实验目的: 1、初步掌握电阻应变片的粘贴技术； 2、初步掌握焊线和检查。 实验设备和器材: 1、电阻应变片 2、试件 3、砂布 4、丙酮（或酒精）等清洗器材 5、502粘接剂 6、测量导线 7、电烙铁 电阻应变片的工作原理: 1、电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化象。 2、当试件受力在该处沿电阻丝方向发生线变形时，电阻丝也随着一起变形（伸长或缩短），因而使电阻丝的电阻发生改变（增大或缩小）。 实验步骤:

1、定出试件被测位置，画出贴片定位线。 2、在贴片处用细砂布按45°方向交叉打磨。 3、然后用浸有丙酮（或酒精）的棉球将打磨处擦洗干净（钢试件用丙酮棉球，铝试件用酒精棉球）直至棉球洁白为止。 4、一手拿住应变片引线，一手拿502胶，在应变片基底底面涂上502胶（挤上一滴502胶即可）。 5、立即将应变片底面向下放在试件被测位置上，并使应变片基准对准定位线。将一小片薄膜盖在应变片上，用手指柔和滚压挤出多余的胶，然后手指静压一分钟，使应变片和试件完全粘合后再放开。从应变片无引线的一端向有引线的一端揭掉薄膜。 6、在紧连应变片的下部贴上绝缘胶布，胶布下面用胶水粘接一片连接片（焊片）。 7、将应变片的引线和连接应变仪的导线相连并焊接在连接片上，以便固定。用绝缘胶布将导线固定在梁上。 实验心得体会（必须写，不少于300字） 经过今天的这次试验我知道了电阻应变片是根据电阻应变效应作成的传感器。在发生机械变形时，电阻应变片的电阻会发生变化。使用时，用粘合剂将应变计贴在被测试件表面上，试件变形时，应变

电阻应变片式传感器

电阻应变片式传感器 应变式传感器已成为目前非电量电测技术中非常重要的检测手段，广泛的应用于工程测量和科学实验中。它具有以下几个特点。 （1）精度高，测量范围广。对测力传感器而言，量程从零点几N 至几百kN ，精度可达0.05%F S ?（F S ?表示满量程）；对测压传感器，量程从几十Pa 至11 10Pa ，精度为0.1%F S ?。应变测量范围一般可由数με（微应变）至数千με（1με相当于长度为1m 的试件，其变形为1m μ时的相对变形量，即6 1110μεε-=?）。 （2）频率响应特性较好。一般电阻应变式传感器的响应时间为710s -，半导体应变式传感器可达1110 s -，若能在弹 性元件设计上采取措施，则应变式传感器可测几十甚至上百kHz 的动态过程。 （3）结构简单，尺寸小，质量轻。因此应变片粘贴在被测试件上对其工作状态和应力分布的影响很小。同时使用维修方便。 （4）可在高（低）温、高速、高压、强烈振动、强磁场及核辐射和化学腐蚀等恶劣条件下正常工作。 （5）易于实现小型化、固态化。随着大规模集成电路工艺的发展，目前已有将测量电路甚至A/D 转换器与传感器组成一个整体。传感器可直接接入计算机进行数据处理。 （6）价格低廉，品种多样，便于选择。 但是应变式传感器也存在一定缺点：在大应变状态中具有较明显的非线性，半导体应变式传感器的非线性更为严重；应变式传感器输出信号微弱，故它的抗干扰能力较差，因此信号线需要采取屏蔽措施；应变式传感器测出的只是一点或应变栅范围内的平均应变，不能显示应力场中应力梯度的变化等。 尽管应变式传感器存在上述缺点，但可采取一定补偿措施，因此它仍不失为非电量电测技术中应用最广和最有效的敏感元件。 一、电阻应变片的工作原理 电阻应变片的工作原理是基于应变效应。电阻应变效应是指金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。其中半导体材料在受到外力作用时，其电阻率ρ发生变化的现象叫应变片的压阻效应。 导体或半导体的阻值随其机械应变而变化的道理很简单，因为导体或半导体的电阻L R S ρ=与电阻率及其几何尺寸

电阻应变片的粘贴技术

电阻应变片的粘贴技术 一、实验目的 1.初步掌握常温用电阻应变片的粘贴技术。 2.初步掌握接线、检查等准备工作。 二、实验设备和器材 1.常温用电阻应变片 2.数字式万用表。 3.502粘结剂。 4.电烙铁、镊子、沙纸。 5.等强度梁试件，温度补偿块。 6.丙酮、药棉等。 7.测量导线若干。 三、实验方法和步骤 1.检查应变片的外观和电阻（电阻为200Ω±0.5Ω）。 2.测点表面的清洁处理：为使应变计与被测试件贴得牢,对测点表面要进行清洁处理。首先把测点表面用砂纸打磨；使测点表面平整、光洁。用棉花球蘸丙酮擦洗表面的油污，到棉花球不黑为止。再用划针在测片位置处划出应变计的座标线。 3.贴片：在测点位置和应变片的底基面上，涂上薄薄一层胶水，用镊子夹住应变片，把应变片轴线对准座标线,上面盖一层聚乙烯塑料膜作为隔层，用手指在应变计的长度方向滚压，挤出片下汽泡和多余的胶水，手指保持不动约1分钟后再放开，注意按住时不要使应变片移动，轻轻掀开薄膜检查有无气泡、翘曲、脱胶等现象。 4.贴接线端子片、焊接：将端子片基地和待贴位置处涂抹上一层胶水，等贴牢后将应变片的两个引出线分别焊接到端子片上，再将两根导线分别焊接到另外的两个端子上，注意不能出现短路的情况。 5.检查应变片是否通路，并测量阻值。 四.实验结果 1.电阻理论值为120Ω，测量电阻值均符合要求。

一、应变计的选择 1、1/4桥 λε，仪器调零困难。同时也受温度的影响，用手握住导线的变化就能有100εμ2根线的1/4桥：长的引线会引入电阻导致电桥不平衡，6m长的导线导致电桥不平衡量为29000 以上。 λ，仪器调零容易。也不受导线温度的影响。εμ3根线的1/4桥：6m长的导线导致电桥不平衡量为400 2、应变计的长度选择：要基于应力的分布。 λ应变测量的是局部区域的平均，而非某点的微应变。当应力是线性分布，应变计的长度无影响。 λ应力集中时，最好用非常小的应变计贴在应力集中处，应变计应比应力集中点稍大一点。 λ各向异性材料（如混凝土、碳纤维复合材料等），用长应变计在较大区域得到平均值。 3、应变片样式 λ单向应变计：需要知道主应力方向； T型应变计：也需要知道主应力方向；λ 三片应变花：不知道主应力方向时，可随意贴，通过计算可得出最大最小主应力和方向。λ 剪切式应变计：用于剪切和扭转。λ 4、应变计电阻选择 常用的有120Ω、350Ω和1000Ω。 电阻120Ω350Ω 优 点应变计尺寸小电流低，发热功率低 成本稍低可大电压激励，信号噪声小

电阻应变式传感器.

第二讲电阻应变式传感器 教学目的要求： 1.掌握应变片的结构、分类及基本应变特性； 2. 熟练掌握应变式传感器的粘贴方法和接线方法，并能做相应的计算应用; 3. 掌握应变式传感器的基本应用。 教学重点：应变式传感器的粘贴方法和接线方法，并能做相应的计算应用 教学难点：应变式传感器的粘贴方法及应变式传感器的基本应用 教学学时：共4学时（其中作业习题讲解 1学时） 教学内容： 本讲内容介绍： 电阻应变式传感器具有悠久的历史， 是应用最广泛的传感器之一， 本节着重介绍作为应 变式传感器核心元件的电 阻应变片的工作原理、 种类、材料和参数；讨论其温度误差及其补 偿。并讨论电阻应变式传感器的测量电路。要求掌握应变式传感器的原理及应用。 一、 应变式传感器的工作原理 本节要求： 掌握应变式传感器的工作原理。 电阻应变片的工作原理是 应变效应一一机械变形时，应变片电阻变化 图2-6 金属丝应变效应 电阻丝的电阻: ： -L 求R 的全微分得: L F - ------—=一一一一—== -- . '■r I

式中L 是长度相对变化，即应变 ■:。 金属丝的变形有： S 2：r^ [L 2^- S r L 式中"：泊松比，对于钢"_ °?285 故应变效应数学表达式： =（1 2」）； 灵敏度系数: 因此应变的应变效应原理 R K ；x R 式中K ——电阻应变片的灵敏系数 二、电阻应变片的结构、分类及特性 本节要求： 1） 一般了解应变片的结构和分类。 2） 掌握电阻应变片产生温度误差的主要原因及线路补偿方法。 1. 电阻应变片的结构和分类 结构：电阻应变片由敏感栅、基片、覆盖层和引线等部分组成。其中，敏感栅是应变片 的核心部分，它是用直径约为 0.025mm 的具有高电阻率的电阻丝制成的，为了获得高的电 阻值，电阻丝排列成栅网状，故称为敏感栅。 2. 应变片的分类 金属应变片和半导体应变片 金属应变片分：丝式、箔式 3. 应变片的横向效应 应变片的灵敏系数 K 恒小于同一材料金属丝的灵敏系数 K s ,其原因是由于横向效应的 影响。所谓横向效应是指将直的金属丝绕成敏感栅之后， 在圆弧的各微段上，其轴向感受的 应变在+ ；x 和；y =-「；x 之间变化，从而造成了圆弧段电阻变化将小于沿纵轴方向安放的 同样长度电阻丝电阻变化的现象。 iP/ =1 2 二 .R

应变片粘贴实用技巧

应变片粘贴实用技巧 ------卡尔. 霍夫曼

目录 1 绪论 2 应变片的安装 2.1 贴片工的职责和作用 2.2 粘贴剂的种类 2.2.1 各种HBM应变片粘贴剂的特性2.3 粘贴剂的使用 2.3.1 在金属表面粘贴的准备工作 2.3.2 在非金属表面粘贴的准备工作 2.3.3 应变片在医学领域的使用 2.3.4 应变片的准备 2.3.5 粘贴过程 2.3.6 预防措施 3 电缆连接 3.1 焊接工具、焊接材料和配线 3.1.1 焊接烙铁 3.1.2 烙铁头 3.1.3 焊料（软焊料） 3.1.4 熔融 3.1.5 焊接终端 3.1.6 导线材料 3.2 实用技巧 3.2.1 焊接技巧 3.2.2 电缆连接技巧 4 中间检查 4.1 视觉检查 4.2 应变片电的连续性 4.3 连接电缆的电阻 4.4 应变片的绝缘电阻 4.5 连接电缆的绝缘电阻 5 已安装的应变片的防护 5.1 已安装的应变片防护层的使用技巧 5.2 常用的防护材料 6 参考文献

1 绪论 2 应变片的安装 2.1 贴片工的职责和作用 为了正确测量传递的样件的变形，贴片工需要将应变片紧紧地贴在样件上。根据不同的条件、影响因素和适用性，需要不同的贴片工和不同的粘贴方法。粘贴起着重要的作用。考虑到应变片粘贴的适用性，这种连接方法就有些特别优点： ●连接各种材料，甚至不同材料的可能性。根据不同的接合剂，粘贴在室温 或高温环境中进行。 ● 2.2 粘贴剂的种类 2.2.1 各种HBM应变片粘贴剂的特性 2.3 粘合剂的使用 2.3.1 在金属表面粘贴的准备工作 2.3.2 在非金属表面粘贴的准备工作 2.3.3 应变片在医学领域的使用 2.3.4 应变片的准备 2.3.5 粘贴过程 2.3.6 预防措施 3 电缆连接 3.1 焊接工具、焊接材料和配线 3.1.1 焊接烙铁 3.1.2 烙铁头 3.1.3 焊料（软焊料） 3.1.4 熔融 3.1.5 焊接终端 3.1.6 导线材料 3.2 实用技巧 3.2.1 焊接技巧 3.2.2 电缆连接技巧 4 中间检查 4.1 视觉检查 应变片和电缆连接应该用6X放大率的放大镜检查，检查如下：

电阻应变片的结构及工作原理

电阻应变片的结构及工作原理 电阻应变片的结构如图4-1-3所示，其中，敏感栅是应变片中把应变量转换成电阻变化量的 敏感部分，它是用金属丝或半导体材料制成的单丝 或栅状体。引线是从敏感栅引出电信号的丝状或带 状导线。 (1)粘结剂：是具有一定电绝缘性能的粘结 材料，用它将敏感栅固定在基底上。 (2)覆盖层：用来保护敏感栅而覆盖在上面的 绝缘层。 (3)基底：用以保护敏感栅，并固定引线的 几何形状和相对位置。 电阻应变片能将力学量转变为电学量是利用了金属导线的应变——电阻效应。我 们知道，金属导线的电阻R 与其长度L 成正比，与其截面积A 成反比，即 A L R ρ= (4-1-3) 式中ρ是导线的电阻率。 如果导线沿其轴线方向受力产生形变，则其电阻值也随之发生变化，这一物理现象被称为金属导线的应变——电阻效应。为了说明产生这一效应的原因，可将式（4-1-3）取对数后进行微分得 ρ ρd A dA L dL R dR +-= (4-1-4) 式中，L dL 为金属导线长度的相对变化，用轴向应变来表示，即L dL =ε；A dA 是截面积的相对变化。2r A π=（r 为金属导线的半径），，r dr A dA 2= r dr 是金属导线半径的相对变化，即径向应变 r 。导线轴向伸长的同时径向缩小，所以轴向应变与径向应变r 有下列关系： μεε-=r (4-1-5) 为金属材料的泊松比。 根据实验，金属材料电阻率相对变化与其体积的相对变化之间的关系为V dV C d =ρρ，C 为金属材料的一个常数，如铜丝C =1 。 由L A V ?= 我们可导出V dV 与、r 之间的关系。 1 2 3 4 5 图4-1-3 电阻应变片 1-敏感栅；2-引线；3-粘结剂； 4-覆盖层；5-基底

压力传感器工作原理

压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器，并广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用。 力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。 1、应变片压力传感器原理与应用： 在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。 1．1、金属电阻应变片的内部结构：它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。 1．2、电阻应变片的工作原理：金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示： 式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω·cm2/m） S——导体的截面积（cm2） L——导体的长度（m）

应变片的粘贴方法及步骤

应变片的粘贴方法及步骤 应变片的粘贴是传感器制作的重要环节，应变片的粘贴质量直接影响数据测量的准确性。为制作符合产品质量要求的传感器，规定应变片粘贴的方法和步骤如下： 应变片粘贴的工序主要包括：试件的表面处理，应变片的粘贴、干燥，导线的焊接和固定，应变片的防潮处理和质量检验。 1应变片粘贴前的准备工作。 1.1应保证所粘贴的平面光滑、无划伤，面积应大于应变片的面积。 1.2应变片应平整、无折痕，不能用手和不干净的物体接触应变片的底面。 1.3粘贴所使用物品有：试件、电阻应变片、数字万用表、台钳、镊子、专用夹具、热风机、烙铁、焊锡丝、棉签、应变计粘贴剂、丙酮、无水酒精、704硅胶。 1.4将台钳固定到桌子上，把试件用台钳加紧。 2粘贴步骤 2.1试件的表面处理 用沾有无水酒精和丙酮的棉签反复擦拭贴片部位，直至棉签不再变黑为止，确保贴片部位清洁。 2.2应变片的粘贴 在贴片部位和应变片的底面上均匀的涂上薄薄一层应变计粘贴剂。待粘贴剂变稠后，用镊子轻轻夹住应变片的两边，贴在在试件的贴片部位。 在应变片上覆盖一层聚氯乙烯薄膜，用手指顺着应变片的长度方向用力挤压，挤出应变片下面的气泡和多余的胶水。用手指压紧，直到应变片与试件紧密粘合为止。松开手指，使用专用夹具将应变片和试件夹紧。注意按住时不要使应变片移动，轻轻掀开薄膜检查有无气泡、翘曲、脱胶等现象，否则需重贴。注意粘贴剂不要用得过多或过少，过多则胶层太厚影响应变片性能，过少则粘结不牢不能准确传递应变。 2.3应变片的干燥 应变片粘贴好后应有足够的粘结强度以保证与试件共同变形。此外，应变计和试件间应有一定的绝缘度，以保证应变读数的稳定。因此，在贴好片后就需要进行干燥处理，用热风机进行加热干燥，烘烤4个小时，烘烤时应适当控制距离和温度，防止温度过高烧坏应变片。 2.4导线的焊接和固定 将引出线焊接在应变片的接线端。在应变片引出线下，贴上胶带纸，以免应变计引出线与被测试件接触造成短路。焊接时注意防止假焊，焊完后用万用表在导线另一端检查是否接通。 为防止在导线被拉动时应变片引出线被拉坏，应使用接线端子。用胶水把接线端子粘在应变片引

应变片的工作原理

应变片的工作原理 将应变片贴在被测定物上,使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。应变片就是应用这个原理,通过测量电阻的变化而对应变进行测定。一般应变片的敏感栅使用的是铜铬合金,其电阻变化率为常数，与应变成正比例关系。 即ΔR/R=K×ε 在这里R：应变片的原电阻值Ω ΔR:伸长或压缩所引起的电阻变化Ω K:比例常数(应变片常数） ε：应变 不同的金属材料有不同的比例常数K.铜铬合金的K值约为2.这样，应变的测量就通过应变片转换为对电阻变化的测量。但是由于应变是相当微小的变化，所以产生的电阻变化也是极其微小的。例如我们来计算1000×10?6的应变产生的电阻的变化。应变片的电阻值一般来说是120 欧姆，即 ΔR/120=2×1000×10—6 ΔR=120×2×1000×10?6= 0.24Ω 电阻变化率为ΔR/R=0.24/120=0。002→0.2％ 要精确地测量这么微小的电阻变化是非常困难的，一般的电阻计无法达到要求。为了对这种微小电阻变化进行测量，我们使用带有韦斯通电桥回路的专用应变测量仪。应变片本身的追随能力可以达到数百kHz，通过组合的测定装置可以对冲击现象进行测量。行驶中的车辆，飞行中的飞机等各部位的变动应力可以通过应变片和测定装置进行初步的测量。 测量电路：惠斯通电桥 惠斯通电桥适用于检测电阻的微小变化，应变片的电阻变化也可以用这个电路来测量。如图5 所示，惠斯通电桥由四个电阻组合而成。

图5 图6 如果R1 =R2 =R3 =R4 或R1×R2=R3×R4 则无论输入多大电压,输出电压e总为0，这种状态称为平衡状态。如果平衡被破坏，就会产生与电阻变化相对应的输出电压。如图6 所示，将这个电路中的R1 用应变片相连，有应变产生时，记应变片电阻的变化量为ΔR，则输出电压e的计算公式如下所示。 e=(1/4)*（ΔR/R）*E即e=(1/4)*K＊ε＊E 上式中除了ε 均为已知量，所以如果测出电桥的输出电压就可以计算出应变的大小。上例电路中只联入了一枚应变片，所以称为单一应变片法(1/4桥）。除此之外，还有双应变片半桥法及四应变片全桥法。 如图7 所示,在电桥中联入了四枚应变片（全桥）。四应变片法是桥路的四边全部联入应变片，在一般的应变测量中不经常使用，但常用于应变片式的变换器中。如图7 所示，当四条边上的应变片的电阻分别引起如R1+ΔR1，R2+ΔR2，R3+ΔR3，R4+ΔR4 的变化时 若四枚应变片完全相同,比例常数为K，且应变分别为ε1,ε2，ε3,ε4。则上面的式子可写成下面的形式。 也就是说，应变测量时，邻臂上的应变相减,对臂上的应变相加。

应变片贴法

美国Vishay公司的讲座笔记，使用的是带导线的应变计，供参考： 一、应变计的选择 1、1/4桥 λε，仪器调零困难。同时也受温度的影响，用手握住导线的变化就能有100εμ2根线的1/4桥：长的引线会引入电阻导致电桥不平衡，6m长的导线导致电桥不平衡量为29000 以上。 λ，仪器调零容易。也不受导线温度的影响。εμ3根线的1/4桥：6m长的导线导致电桥不平衡量为400 2、应变计的长度选择：要基于应力的分布。 λ应变测量的是局部区域的平均，而非某点的微应变。当应力是线性分布，应变计的长度无影响。 λ应力集中时，最好用非常小的应变计贴在应力集中处，应变计应比应力集中点稍大一点。 λ各向异性材料（如混凝土、碳纤维复合材料等），用长应变计在较大区域得到平均值。 3、应变片样式 λ单向应变计：需要知道主应力方向； T型应变计：也需要知道主应力方向；λ

三片应变花：不知道主应力方向时，可随意贴，通过计算可得出最大最小主应力和方向。λ 剪切式应变计：用于剪切和扭转。λ 4、应变计电阻选择 常用的有120Ω、350Ω和1000Ω。 电阻120Ω350Ω 优 点应变计尺寸小电流低，发热功率低 成本稍低可大电压激励，信号噪声小 疲劳寿命更佳导线的电阻影响更小 电池供电更长 5、激励电压 适当提高激励电压可提高测量的信噪比。但激励电压太高时，流过应变计的电流会发热，导致应变计电阻变化而产生热输出。 以下情况可使用高的激励电压： 大应变片，散热好；λ 大阻值应变片（小电流，发热功率小）λ λ容易散热的材料（如铝材料，可用10V的激励电压）

二、应变计的安装过程 以下的安装过程是在研讨会上进行演示，并实际动手照此程序进行操作。它是以VMM公司的产品为基础的，具有一定的参考意义。 1、去污剂CSM-2喷到纱布上，擦测试零件，去除油污。 2、用320GRIT的砂纸，在粘贴面来回打磨12次。白纸垫在零件下面。 3、在贴应变片处涂ConditionerA调节剂，再用320GRIT的砂纸，在测量面来回打磨12次。将纱布叠成小块在表面朝一个方向擦一次，再用另一块纱布朝相反方向擦一次，扔掉纱布。换一张白纸。 4、在贴应变片处涂ConditionerA调节剂，用400GRIT的砂纸，在测量面来回打磨12次。将纱布叠成小块在表面朝一个方向擦一次，再用另一块纱布朝相反方向擦一次，扔掉纱布。换一张白纸。 5、用铅笔、直尺划出贴应变片的位臵。 6、在贴应变片处涂ConditionerA调节剂，用棉签擦掉铅笔划的线，将纱布叠成小块在表面朝一个方向擦一次。 7、在贴应变片处涂Conditioner5A中和剂，达到合适的酸碱度，用棉签擦拭，将纱布叠成小块在表面朝一个方向擦一次，再用另一块纱布朝相反方向擦一次，扔掉纱布。换一张白纸。 8、处理应变计的盒子用Conditioner5A中和剂滴几滴，用纱布擦干净。中和剂倒在纱布上，将镊子擦干净。 9、取出应变计，用胶布将导线固定在盒子上。去掉应变计的塑料夹子，用透明胶布将应变计和导线粘在一起，去掉固定导线的胶

应变片的类型及其工作原理

电阻应变片 摘要：电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。本文详细介绍电阻应变片的分类，构造，工作原理及其应用。 关键词：金属电阻应变片半导体应变片 1.电阻应变片的分类及其工作原理 电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。 2.金属电阻应变片 2.1金属电阻应变片的分类及其结构 金属电阻应变片分为丝式、箔式，薄膜式三种。金属丝电阻应变片的典型结构见图。它主要由粘合层1、3，基底2、盖片4，敏感栅5，引出线6构成。 图2.1-2 金属箔式应变片的敏感栅，则是用栅状金属箔片代替栅状金属丝。金属箔栅采用光刻技术制造，适用于大批量生产。由于金属箔式应变片具有线条均匀、尺寸准确、阻值一致性好、传递试件应变性能好等优点，因此，目前使用的多为金属箔式应变片，其结构见下图。

2.3金属电阻应变片工作原理简介 金属电阻应变片的工作原理是电阻应变效应，即金属丝在受到应力作用时，其电阻随着所发生机械变形(拉伸或压缩)的大小而发生相应的变化。电阻应变效应的理论公式如下:

由上式可知，金属丝在承受应力而发生机械变形的过程中，ρ、L、S三者都要发生变化，从而必然会引起金属丝电阻值的变化。当受外力伸张时，长度增加，截面积减小，电阻值增加;当受压力缩短时，长度减小，截面积增大，电阻值减小。因此，只要能测出电阻值的变化， 便可金属丝的应变情况。这种转换关系为 式中: R---金属丝电阻值的变化量; Ko---金属材料的应变灵敏系数,它主要由试验方法确定,且在弹性极限内基本为 常数值; ε---金属材料的轴向应变值,即,因此又称ε为长度应变值,对金属丝而言, 其值勤 在0.24--0.4之间. 在实际应用中，将金属电阻应变片粘贴在传感器弹性元件或被测饥械零件的表面。当传感器中的弹性元件或被测机械零件受作用力产生应变时，粘贴在其上的应变片也随之发生相同的机械变形，引起应变片电阻发生相应的变化。这时，电阻应变片便将力学量转换为电阻的变化量输出。 2.4金属电阻应变片电桥电路图 金属电阻应变片应用于力学测量时，需要和电桥电路一起使用;由于应变片电桥电路的输出信号微弱，采用直流放大器又容易产生零点漂移现象，故多采用交流放大器对信号进行放大处理，所以应变片电桥电路一般都采用交流电供电，组成交流电桥。根据读数方法的不同，电桥又分为平衡电桥和不平衡电桥两种。平衡电桥仅适合测量静态参数，而不平衡电桥则适合测量动态参数。 由于直流电桥和交流电桥在工作原埋上相似，为了方便起见，下面仅就直流不平衡电桥进行介绍。

实验4 电阻应变片的粘贴技术

实验电阻应变片的粘贴技术 应力测量是结构试验中很主要的测量内容，一般均采用电阻应变法测量应变而求得。 电阻应变法精度高，灵敏度高并可远距离、多点测量及快速数据采集处理等优点。另外，用电阻应变片作为转换元件加上一些弹性元件能制作各种电阻应变式传感器来测定结构试验中各种物理量的变化。 要达到预期的测量目的或试验的成功，必须掌握电阻应变片的粘贴技术与电阻应变仪的正确作用。 一、实验目的 学习并掌握常温电阻应变片的粘贴技术。 在结构上粘贴应变片，测量该位置的应变应力值，并与理论值比较。 二、设备及耗材 1．电阻应变片，接线端子 2．数字万用电表，测量导线 3．悬臂梁、砝码、温度补偿块等 4：砂布、丙酮、药棉等清洗器材 5，502胶、防潮剂、玻璃纸及胶带 6，划针、镊子、电烙铁、剪刀等 7，静态电阻应变仪 三、电阻应变片简介 电阻应变片(简称应变片)是由很细的电阻丝绕成栅状或用很薄的金属箔腐蚀成栅状，并用胶水粘贴固定在两层绝缘薄片中制成，如图2—1所示。栅的两端各焊一小段引线，以供试验时与导线联接。应变片的基本参数有灵敏系数K、初始电阻值R、标距L和宽度B。 实验时，将应变片用专门的胶水牢固地粘贴在构件表面需测应变处。当该部位沿应变片L方向产生线变形时，应变片亦随之一起变形，应变片的电阻值也产生了相应的变化。实验证明，在一定范围内应变片的电阻变化率AR与该处构件的长度变化△L成正比，即其中R——应变片的初始电阻值； △R——应变片电阻变化值； △R/R=K·△L/L K——应变片的灵敏系数，表示每单位应变所造成的相对电阻变化。由制造厂家抽样标定给出的，一般K值在2．0左右。 由于构件的变形是通过应变片的电阻变化来测定，因此，应变测试中，应变片的

应变片工作原理

将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。应变片就是应用这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。一般应变片的敏感栅使用的是铜铬合金，其电阻变化率为常数，与应变成正比例关系。 即ΔR/R=K×ε 在这里R：应变片的原电阻值Ω ΔR：伸长或压缩所引起的电阻变化Ω K：比例常数(应变片常数) ε：应变 不同的金属材料有不同的比例常数K。铜铬合金的K值约为2。这样，应变的测量就通过应变片转换为对电阻变化的测量。但是由于应变是相当微小的变化，所以产生的电阻变化也是极其微小的。例如我们来计算1000×10?6的应变产生的电阻的变化。应变片的电阻值一般来说是120 欧姆，即 ΔR/120=2×1000×10-6 ΔR=120×2×1000×10?6= 0.24Ω 电阻变化率为ΔR/R=0.24/120=0.002→0.2% 要精确地测量这么微小的电阻变化是非常困难的，一般的电阻计无法达到要求。为了对这种微小电阻变化进行测量，我们使用带有韦斯通电桥回路的专用应变测量仪。应变片本身的追随能力可以达到数百kHz，通过组合的测定装置可以对冲击现象进行测量。行驶中的车辆，飞行中的飞机等各部位的变动应力可以通过应变片和测定装置进行初步的测量。 测量电路：惠斯通电桥 惠斯通电桥适用于检测电阻的微小变化，应变片的电阻变化也可以用这个电路来测量。如图5 所示，惠斯通电桥由四个电阻组合而成。 如果R1 =R2 =R3 =R4 或R1×R2=R3×R4

则无论输入多大电压，输出电压e总为0，这种状态称为平衡状态。如果平衡被破坏，就会产生与电阻变化相对应的输出电压。如图6 所示，将这个电路中的R1 用应变片相连，有应变产生时，记应变片电阻的变化量为ΔR，则输出电压e的计算公式如下所示。 e=(1/4)*(ΔR/R)*E即e=(1/4)*K*ε*E 上式中除了ε 均为已知量，所以如果测出电桥的输出电压就可以计算出应变的大小。上例电路中只联入了一枚应变片，所以称为单一应变片法（1/4桥）。除此之外，还有双应变片半桥法及四应变片全桥法。 如图7 所示，在电桥中联入了四枚应变片（全桥）。四应变片法是桥路的四边全部联入应变片，在一般的应变测量中不经常使用，但常用于应变片式的变换器中。如图7 所示，当四条边上的应变片的电阻分别引起如R1+ΔR1，R2+ΔR2，R3+ΔR3，R4+ΔR4 的变化时 若四枚应变片完全相同，比例常数为K,且应变分别为ε1,ε2,ε3,ε4。则上面的式子可写成下面的形式。 也就是说，应变测量时，邻臂上的应变相减，对臂上的应变相加。 如图8所示，四边的电阻中只有R1用应变片相连时，所以输出电压可写成： e=(1/ 4)*(ΔR1/R1)*E即 e =(1/4)*K*ε*E 一般的应变测量大部分都使用单应变片法。 如图9所示，在电桥中联入了两枚应变片，共有两种联入方法，即半桥邻边法（a）和半桥对边法（b）。四条边中有两条边的电阻发生变化，根据上面的四应变片法的输出电压式可得， 联入方式如图9（a）所示时，

应变片贴片技术

3. 电阻应变片测量应变的基本要求： 从电阻应变片测量应变的基本原理中可以看出，首先要保证应变片与被测物体共同产生变形，其次，要保证电阻应变片本身的电阻值的稳定，才能得到准确的应变测量结果，这是应变片粘贴的基本原则。因此应变片本身的质量和粘贴质量的好坏对测量结果影响很大，应变片必须牢固地粘贴在试件的被测测点上，因此对粘贴的技术要求十分严格。为保证粘贴质量和测量正确，要求如下： 1)认真检查、分选电阻应变片，保证应变片的质量； 2)测点基底平整、清洁、干燥，使应变片能够牢固地粘贴到试件上，不脱落，不翘曲，不含气泡； 3)粘结剂的电绝缘性好、化学性质稳定，工艺性能良好，并且蠕变小，粘贴强度高，温、湿度影响小，确保粘贴质量，并使应变片与试件绝缘，保证电阻应变片电阻值的稳定； 4)粘贴的方向和位置必须准确无误，因为试件上不同位置、不同方向的应变是不同的，应变片必须粘贴到要测试的应变测点上，也必须是要测试的应变方向； 5)做好防潮工作，使应变片在使用过程中不受潮，以保证应变片电阻值的稳定。 4. 贴片前准备 4.1 工具、辅助材料准备 1)试件； 2)电阻应变片； 3)数字万用表； 4)粘合剂：502胶； 5)丙酮； 6)棉球； 7)镊子、划针、砂纸、锉刀、刮刀、塑料薄膜、胶带纸、电烙铁、焊锡、焊锡膏等小工具； 8)接线柱、短引线； 9)电吹风机或红外烘干机。 4.2 技术准备 1)测试点的选择 测点的选择和布置对能否正确了解结构的受力情况和实现正确的测量影响很大。测点愈多，愈

能了解结构的应力分布状况，然而却增加了测试和数据处理的工作量和贴片误差。因此，根据应以最少的测点达到足够真实地反映结构受力状态的原则，来选择测点。为此，一般应考虑：a）预先对结构进行大致的受力分析，预测其变形形式，找出危险断面及危险位置。根据受力分析和测试要求，结合实践经验最后选定测点。 b）在截面尺寸急剧变化的部位或因孔、槽导致应力集中的部位，应适当多布置一些测点，以便了解这些区域的应力梯度情况。 c）如果最大应力点的位置和方向难以确定，或者为了了解截面应力分布规律和曲线轮廓段应力过渡的情况，可在截面上或过渡段上比较均匀地布置多个测点或者用应变花测量。 d）利用结构与载荷的对称性，以及对结构边界条件的有关知识来布置测点，往往可以减少测点数目，减轻工作量。 e）测量载荷时尽量选择受力状态单一、应变反应灵敏的部位作为测量点。 2)桥路的选择 应变片的布置和电桥连接应根据测量的目的、对载荷分布的估计而定。在测量复合载荷作用下的应变时，还应利用应变片的布置和接桥方法来消除相互影响的因素。如果测量应变为了应变分析一般选择1/4桥来进行。从下图中可以清楚看到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。一般应优先选用输出信号大、能实现温度补偿、粘贴方便和便于分析的方案。