应变片介绍

szdlliuzm

1．应变片

教材图3—1，
下面介绍一下电阻应变片的结构。大家看这张图。假如说把这个应变片仔细来看的话，那么它有四部分，其中一个部分就是基底，就是4所指的，这是个基底，上面是有电阻丝，这个电阻丝是测量应变的主要部分，然后在电阻丝上面加一个覆盖层，这就是2，电阻丝做好以后再加两个引出线，就是好把它连到仪器上，这就是电阻片的基本结构。
电阻片有很多种。按照基底所用的材料不同，可以分为两种，一种是纸基的，就是说这个基底是用绝缘纸来做的，一般的就是电容器纸；还有一种胶基，它是用塑料来做的。
要从电阻丝的构造情况来分类，它也有两种，一种叫做线绕的，就是说它用很细的电阻丝这么一圈一圈绕上的，这种叫线绕式的电阻应变片；还有一种是箔式的电阻应变片，一般胶基的都作成箔式的，它的生产工艺就类似于生产印刷线路板那种工艺，就是用光刻来完成的。
纸基和胶基这两种电阻片，它们各自有各自的特点。比如说纸机的电阻片，一般它的成本低，而且容易粘贴，容易把它粘贴到试件上。但是，它防潮的性能比较差，比如说空气当中湿度很大，或者你的试件含水量大，那么它可能就提早破坏了。而胶基的特点正好和纸基相反，就是说它的机体材料的成本要比纸基的高，所以整个电阻片的成本要比纸基的高，它的粘贴上要比纸基困难，因为胶基的在和其它的，比如说和金属粘接的时候它就相对困难一点，它本身较硬，但是它防潮性能很好。另外胶基的电阻应变片因为它是用光刻的方法做成的，所以电阻片可以做的很短，电阻丝的长度最小的可以做到0.2毫米，而且可以做成各种各样的电阻片，所以它的工艺比较灵活。

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2．应变片测量的原理
如何通过应变片来测量出来应变呢？我们首先要了解丝栅材料的灵敏系数。
（1）丝栅材料的灵敏系数
丝栅材料的灵敏系数是怎么定义的呢。首先，我们来看一个电阻丝。任何一个电阻丝，它本身当然有电阻，它的电阻一般和这么几项有关系：一个是和电阻丝的长度有关，很显然越长，电阻越大；另外就和电阻丝的截面积有关，当然截面积越大，电阻越小；其次它还有一个本身的特性，就是电阻系数，因为大家知道有些材料电阻就小，比如说铜材料电阻就小，其它的有些金属材料电阻就大。所以电阻丝的电阻与电阻丝的长度、截面积和电阻系数有关。
大家看这个公式 ，实际上这就是一个电阻的公式，就是说电阻用R来表示，这个 就是电阻系数，这个L是电阻丝的长度，A是它的面积，如果把这个电阻对它取全微分，然后再和整个电阻做比较，求它相对的电阻变化，比如说用电阻的全微分比上这个电阻值，然后公式右边也是取全微分，然后再用它这个去除，结果整理以后就可以得到教材（3        —6）这个式子，这个推导过程文字教材中有，在这就不详细介绍了。
         
      （3—6）
推导的结果就是这个电阻变化率，也就是相对的电阻变化，实际上是由两部分组成，一部分是 ， 是材料的泊松比，后面是金属丝的ε，这是一项；还有一项是电阻率的变化率。也就是说，整个的电阻变化率是和什么有关系呢？是和电阻丝的应变，和电阻变化率的相对变化有关系，但是后边这一项，就是相对的电阻变化率这一项，对于一般的金属材料还很小，主要是前面这一项构成的。
因此，如果我们用电阻的相对变化去替换全微分，就变成ΔR比R，也就是电阻丝的电阻变化率，这一项因为它基本上不变化，我们可以把它忽略，那么它被应变来除，得到 ，把 叫做电阻丝材料的灵敏系数，因为它是指的电阻丝的应变和它的相对电阻变化率之间关系，我们把它叫 ，这个对一般的金属材料它基本上是一个常数，所以我们就把它当作一个常数来对待，这是电阻应变片测量最基本的一点，就是因为它的应变和电阻变化率，存在一个线性关系了，因为它等于常数。但是光一个电阻丝还不能构成电阻应变片。
所以还要求出来电阻应变片的灵敏系数，下面重点就介绍一下电阻应变片的灵敏系数。这个就是个整体的了。它这个灵敏系数也采用了电阻丝灵敏系数那种形式，但是它的含意是有不同了，这项含义，就是ΔR比R，这个电阻相对变化也称为电阻变化率，这个意义是一样的，这个当然是指整个应变片的电阻变化率，下面这个应变就不是指电阻丝的应变，而是指把这个应变片已经贴到材料上了，是这个材料的应变，虽然这个公式的形式是相同的，但是含义是不一样的，那么这个比，也近似是个常数，把这个常数叫做电阻应变片的灵敏系数，因为它是应变片整体的电阻变化率和试件的应变的比值，这个比值K这个数值，它是通过试验得到的，它不是理论计算值，它是个试验得到的。
在试验的时候都是由应变片的出厂厂家在一个标准的条件下来测定的。一般说来它用一个标准梁，上面加上荷载以后，让它产生一定的应变，同时测量上面贴的电阻片的电阻相对变化率，那么求得它的比值就是电阻片的灵敏系数，这个灵敏系数值一般在买电阻片的时候，包装盒上都要注明的。因为测定灵敏系数的时候不可能每一个都测了，它也是采取抽样的，所以它是一批应变片，它有统一的灵敏系数。
把这个公式转换一下，就变成下面这种形式，就是说电阻片的电阻变化率，也就是ΔR/R=Kε，也就是说用电阻应变片来测量应变的时候，那么这个应变，由于试件的应变，就会使电阻片产生一个电阻变化率，而且这个电阻变化率要比应变大K这么多倍。这个式子是用电阻应变片测量应变最基本的一个转换关系。大家一定要很好的把它掌握。
用电阻应变片来测量应变,就是把应变片牢牢地贴到试件上,然后去测量电阻片产生的电阻变化率,通过电阻变化率去换算出来试件的应变，根据前面咱们介绍过的电阻应变片的构造，那么就可以看出来电阻片有很多优点，下面就介绍一下电阻片具体的技术性能，包括哪几项。
（2）应变片的基本技术性能，主要有三项：一个是标距，一个是电阻值，一个就是它的灵敏系数。
所谓标距，比如说电阻片，它的标距，不是指整个电阻片的长度，而是指电阻片当中电阻丝栅的长度，就是说它的基底，要比丝栅长一些，指的是丝栅的长度，这个是它的标距，一般标距规格很多，它最小可以做成0.2毫米，最大的一般现在用的就是100毫米左右，再长的实际上粘贴起来就有困难了。选择标距的长短，取决材料的均匀程度，比如说材料比较均匀，就可以用标距比较小的。比如说金属材料就用标距比较小的，那就用在5毫米或者10毫米大的；而对于混凝土材料，因为当中有骨料有沙浆，所以它实际上应变不均匀，它用的标距比较大，一般的选择原则，就是要大于骨料直径的三倍。那就根据混凝土骨料力径的大小，来选择电阻应变片的标距的大小。另外一个方面考虑的，就是看应力的变化梯度，比如在这一个区域内，应力变化梯度特别剧烈，那么就应该选择标距短的，比如测量应力集中就应该用标距小的电阻应变片。下面一个指标是电阻值，就是它本身总的电阻值，这个电阻值一般对测量的影响不是很大。电阻片的电阻，一般都是在60欧姆到1000欧姆之间，大多数都是120欧姆或者是360欧姆左右，它允许从60欧姆到1000欧姆之间。
第三项指标就是方才介绍的电阻片的灵敏系数。
这个值，当然它是固定的，当它选择生产厂家用的某电阻丝，那么它的灵敏系数就是固定的了。它就测给你，一般都在2.0左右，比如说1.9--2.1左右，都在2左右这个上下的波动，就是说使用的时候要利用这个值，因为刚才那个公式，要利用灵敏系数值去换算出来应变，所以这个值很重要，但是确切的具体这个值的多少对测量是影响不大的。
（3）电阻片的特点
一个特点是它的质量很轻，刚度很小，这个是测量仪器最大的优点。
因为要测量一个试件的应变，如果测量仪器刚度很大，实际上就等于给试件附加上一个刚度，这样测量就影响结构的变形，而且，你质量大，假如说加到试件上，那么它本身就变成荷载了，但是对于咱们做结构的，好像还不是太突出，假如说做的材质很轻，做很薄的膜的一个试验，那么仪器的质量和刚度影响就突出了。
另一个特点就是它的标距、规格很多。方才咱们说了，它可以从0.2做到100，所以它适合各种情况的测量，它的适用范围也是很广泛的，因为一般的电阻应变片，当然是在常温、常湿这个条件下，但是它也可以根据你的要求做，出来很多适用特别条件的应变片，比如说可以做高温的应变片，所以应变片的应用是很广泛的，不单在结构试验上，在其它的各种试验上也都经常要用到的。

[ 本帖最后由 szdlliuzm 于 2007-8-10 15:42 编辑 ]

地方反对地方

我是个菜鸟 我想问下 现在有哪些应变片的生产商比较好点啊 我们公司需要购买 可是找到的都是不中意的  希望楼主能介绍点质量 价格都不错的厂商 谢谢

snail-lv

日本有一家的应变片不错

dchitech

美国VISHAY（威世）公司应变片是世界顶级产品。若有需要可以联系我:liuning7107@163.com

地方反对地方

谢谢啊 十分感谢!!!!!

simplesky

公司用的
是koywa

weiwei43

应变片不是什么高科技，不用买国外的，国外的很贵，成本太高，精度不知道能提升多少。
我们一般就买汉中电测仪器厂的，这是一家较大的应变片及传感器生产专业厂，据说历史有很多年了。

jojohup33

常规的片子买国内的，特殊的就要买国外的了，国内基本上是空白。

menyueqi

楼主开始搞应变片了，可以学习这方面的知识了。

venture

原帖由 weiwei43 于 2007-8-18 19:39 发表
应变片不是什么高科技，不用买国外的，国外的很贵，成本太高，精度不知道能提升多少。
我们一般就买汉中电测仪器厂的，这是一家较大的应变片及传感器生产专业厂，据说历史有很多年了。

那也不一定，高温应变片一般都是国外的，貌似很贵。

feijuw110

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kiefer0107

谢谢楼主提供的资料。

其实你的资料书上都有，可是我就是不愿意看书，逛逛论坛，顺便学习学习我觉得挺好的！