应变计(有时称为应变片)是电阻随作用力变化的传感器;它将力、压力、张力、重量等物理量转化为电阻的变化,从而测量这些物理量。当外力作用于固定物体时,就会产生应力和应变。物体内部产生的(对外力的)反作用力即为应力,产生的位移和形变即为应变。应变计是电气测量技术中较重要的传感器之一,用于力学量的测量。正如其名,应变计主要用于应变测量。作为专业术语,“应变”包括拉伸应变和压缩应变,以正负符号区分。因此,应变计既可测量膨胀,也可测量收缩。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。北京振弦式埋入式应变计监测系统
振弦式应变计使用指南:1.测量,测量振弦式应变计先将测量线连接振弦读数仪,将各色夹子对应连接上应变计的输出电缆,黑、红测频率,白、绿测温度。振弦式应变计内附有智能识别芯片,其内存贮有该应变计的编号、系数K、温度修正系数b等信息。用读数仪测量时会自动将识别信息读出,顺序存入读数仪内,通讯给计算机,方便快速统计计算及查询,使测量实现人工智能无纸化操作。工程现场多支应变计电缆被意外挖断,用读数仪测量一遍,自动识别出每支应变计所对应的编号及身份信息。2.应变计故障排查,当振弦式应变计测量出现故障时,可用万用表检查应变计芯线间的电阻值,其正常状况红、黑芯线电阻值通常为300Ω左右;绿、白芯线电阻值在温度25℃时应为3kΩ左右;红、黑线对绿、白线或对屏蔽线(裸线)间绝缘电阻值应﹥50MΩ(测量绝缘电阻时可使用100V直流兆欧表,万用表测量绝缘电阻应用MΩ档,其值应为无穷大∞)。现代应变计在应变计安装和使用过程中,谨慎、细心地操作,保持不用手直接接触就是一种有效的防护措施。
应变计的底胶处理,许多粘结剂要求涂底胶,并经适当的热固化处理。底胶面积约为应变计面积的1.5倍。底胶一般采用与贴片胶相同的粘结剂,厚度应控制在0.01-0.03mm并按相应的固化参数进行充分固化。在满足粘合和绝缘强度的前提下,粘结层(包括底胶)越薄越好,因为这样可以保持较强的传递应变能力,减少胶层的不均匀性,降低蠕变和灵敏系数分散。有些粘结剂不需要涂刷底胶,如H-600、H-610等,这些粘结剂的粘结力强,绝缘强度高,蠕变小,特别适合制造传感器和精密应力分析。
表面(应变)计适用于长期布设在水工结构物或其它结构物的表面,测量结构物表面的应变量,并可同步测量布设点的温度。振弦式表面(应变)计弹性模量小,与被测结构物的随动性好,测量中不会干扰原应力场,并可回收重复使用。振弦式表面应变计由应变计、安装夹具、信号传输电缆等组成。安装用于长期观测的表面应变计,应先将配好对的夹具安装试棒,安装时两夹具的底面应在同一平面上,两夹具紧固螺栓中心孔距应为100mm(仪器标距)。利用装好试棒的夹具上的4个孔(夹具下附带的安装板),在仪器固定位置(观测点)画点,在被测结构物画点的部位打孔,安装膨胀螺栓,然后将装有试棒的夹具组固定在被测结构物上,既完成仪器夹具的安装。埋入式振弦应变计安装有电磁激振线圈和接收线圈。
应变计的固化,目前国内外常用的粘结剂大多数都需要加热固化。温度、时间和压力是固化的三要素,这三者都应严格按粘结剂的相应固化工艺规范加以保证。应变计的加压一般是在其上依次铺垫聚四氟乙烯薄膜、硅橡胶板,再用夹具或压块加压,对复杂型面,可用专门夹具加压,砂袋、捆扎加压也常常被采用。为有效地消除内应力,一般在卸压后将温度升到高出加压固化温度30℃左右,保温1-2小时进行稳定化处理,具体的贴片固化参数可参考相应的贴片胶介绍,如H-600,贴片工艺为:初固化,加压0.1-0.3MPa,升温至135℃,保温2小时,然后降温到室温卸压,再升温至165℃,保温2小时,后降到室温即可。应变计在加载状态下的输出应变是敏感栅区域的平均应变。海口光栅应变计线性度
电阻应变计应用材料和安装方法,制造敏感栅的常用材枓有铜镍合金(康铜)、镍铬铁合金、铂和铂合金等。北京振弦式埋入式应变计监测系统
典型的金属箔应变计物体的应变总是由于外力或内力作用导致。力、压力、力矩、热和材料结构变化等原因都可能导致应变。满足特定条件时,就可以通过测得的应变量来算出影响因素的量化程度或物理值。这一方法在应力实验分析中被采用。应力实验分析用试样或结构零件表面测得的应变值来表述材料内部的应力,并且预测材料安全性和耐久程度。更加专业的变送器可用于测量力或其它衍生的物理量如运动、压力、加速度、位移和振动等。这类变送器通常包含一个粘接了应变计的压敏隔膜。北京振弦式埋入式应变计监测系统
丝式应变计,这种应变计的敏感栅较常用的有丝绕式和短接线式两种。①丝绕式的敏感栅是用直径0.015~0.05毫米的金属丝连续绕制而成,端部呈半圆形。如果安装应变计的构件表面存在两个方向的应变,此圆弧端除了感受纵向应变外,还能感受横向应变,后者称为横向效应。若对测量精度的要求较高,应考虑横向效应的影响并进行修正。②短接线式的敏感栅采用较粗的横丝,将平行排列的一组直径为0.015~0.05毫米的金属纵丝交错连接而成,端部是平直的。它的横向效应很小,但耐疲劳性能不如丝绕式的。箔式应变计,这种应变计的敏感栅用厚度0.002~0.005毫米的金属箔刻蚀成形。用此法易于制成各种形状的应变计。箔栅有如下优点,...