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1.1 电阻应变测量

电阻应变测量技术起源于19世纪。1856年,W.Thomson对金属丝进行了拉伸试验,发现金属丝的应变与电阻的变化有一定的函数关系,惠斯通电桥可用来精确地测量这些电阻的变化。1938年,E.Simmons和A.Ruge制造出了第一批实用的纸基丝绕式电阻应变计。1953年,P.Jackson利用光刻技术,首次制成了箔式应变计,随着微光刻技术的进展,这种应变计的栅长可短到小于0.2mm。1954年,C.S.Smith发现了半导体材料的压阻效应。1957年,W.P.Mason等研制出了半导体应变计并应用半导体应变计制作传感器测量位移、力与力矩等物理量。现在已研制出数万种用于不同环境和条件的电阻应变计。

电阻应变测量方法是指用电阻应变计测定构件的表面应变,再根据应变-应力关系确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。这种方法是将电阻应变计粘贴在被测构件上,当构件受到载荷作用后,构件表面会产生微小变形,敏感栅随之变形,引起应变计电阻产生变化,其变化率与应变计所在处构件的应变成正比。测出应变计电阻的变化,即可按公式算出该处构件表面的应变,并算出相应的应力。根据敏感栅材料的不同,电阻应变计分为金属电阻应变计和半导体应变计两大类。另外,还有薄膜应变计、压电场效应应变计和各种不同用途的应变计,如温度自补偿应变计、大应变计、应力计、测量残余应力的应变计等。电阻应变测量方法具有很高的灵敏度和精度,由于它在测量时输出的是电信号,因此,容易实现测量数字化和自动化,并可进行无线电遥测。电阻应变测量方法可在高温、高压液体、高速旋转及强磁场等特殊条件下进行;同时,电阻应变计的基长可制作得很短,并具有很高的频率响应能力,在应变变化梯度较大的构件上测量时仍然能获得一定的准确度,在高频的动应变测量中具有独特的优点。电阻应变测量方法不仅适用于室内实验、模型实验,还可以在现场对实际结构或部件进行检测,这些特点是任何一种传感元件或传感器不能比拟的。另外,它在对结构和设备的安全监测方面有广泛的应用前景。

电阻应变测量技术的缺点主要有:一个电阻应变计只能测量构件表面一个点的某一个方向的应变,不能进行全域性的测量;电阻应变计只能测得被测点上应变计基长内的平均应变值,在应变梯度大的部位,难以测得该处的最高峰值;在温度变化大、强磁场等情况下,需采用一定的措施,才能保证测量精度。 ljIaIHGx7tVud7sNxrQGaEKzTvywyDSIFjd7cdt0/VmsSMhU4OKs+B0CPLHtpQ88

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