应变片介绍

 

应变片结构及原理

应变片是由排列成栅状的高阻金属丝、高阻金属箔或半导体粘贴在绝缘的基片上构成。上面贴有覆盖片(即保护片),电阻丝两端焊有较粗的铜丝作引线,以便与测量电路连接。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

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。

 

    1、按结构分：单片、双片、应变花、链式、特殊形状

    2、按材料分：

    金属式体型——丝式、箔式、薄膜型；

   半导体式体型——薄膜型、扩散型、 外延型、PN结型

    3、按使用环境：高温、低温、高压、磁场、水下；

 

如果温度反生变化，组成桥路的应变片会产生输出信号. 这个信号叫做“可视应变”或“热输出”而且与被测件所承受的机械载荷无关。

1.   应变片自补偿方法

然而, 调整应变片的热膨胀系数和某种具体的被测材料相匹配从而把这种因温度变化而造成的“热输出”限定在很小的范围内也是可能的. 这种应变片就成为“匹配温度响应”的应变片或称为“自补偿”应变片。 有HBM 应变片，除了 LD20 高幅值应变片, 都是自补偿应变片。

为了使应变片和某种被测材料的温度相应“匹配”, 应变片必须按照被测材料的热膨胀系数进行挑选. 因此HBM 提供匹配不同材质的应变片. 指示温度相应匹配的编码是应变片型号的一部分。

因此, 例如, 型号 LY21 或 RY31 (编码 1) 与铁磁性材料匹配，这类材质的热膨胀系数是 a =10.8*10-6/K. 应变片和那种材质相匹配的信息表示在包装上。即便如此, 残留误差还是存在的,误差的计算以数学公式和曲线的形式标示在包装上。

应变片连接引线的影响也要考虑在内. 可视应变可以通过导线连接和数学的方法予以补偿。这种温度响应的误差只适用于温度响应匹配的温度范围. 这个温度范围在不同系列应变片的参数指标中明确给出。

另一种补偿“可视应变”的可能方法是适用合适的组桥电路(例如: 引入补偿应变片的桥路, 半桥电路等)。

2．补偿应变片法

把粘贴在构件被测点处的应变片称为工作片,接入电桥的AB桥臂；另外以相同规格的应变片粘贴在与被测构件相同材料但不参与变形的一块材料上,并与被测构件处于相同温度条件下,称为温度补偿片,将它接入电桥与工作片组成测量电桥的半桥,电桥的另外两桥臂为应变仪内部固定无感标准电阻,组成等臂电桥.由电桥特性可知,只要将补偿片正确的接在桥路中即可消除温度变化所产生的影响. 

 

3．半桥或全桥补偿法

这种方法使用半桥或全桥进行测量，对应的桥路得到相反的应变，可以直接补偿掉。得到所需测量的应变。

3．半桥或全桥补偿法

这种方法使用半桥或全桥进行测量，对应的桥路得到相反的应变，可以直接补偿掉。得到所需测量的应变。

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