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什么是应变仪

应变计是一种被动传感器，它能将机械位移转化为电阻的变化。它是一种薄的、片状的装置，可以通过合适的粘合剂附着在各种材料上，以测量施加的应变。当结构受力时，产生的应变使附着在结构上的应变片变形。它引起计的电阻率增加，从而产生电信号的变形与之成正比。应变片位移传感器由一个连接应变片的结构组成，当受到如图1.32(a)所示的位移时，应变片会发生弹性变形。

电阻的变化非常小，通常使用惠斯通电桥电路进行测量，在电路中连接一个应变片，并结合四个全桥主动测量表、两个半桥主动测量表或一个四分之一桥主动测量表。在半电路和四分之一电路中，电桥由精密电阻完成。

应变片工作原理:

衡量因素:它是每单位电阻变化量与每单位长度变化量的比值。

当力作用于任何金属丝时，它的长度由于应变而增加。若L1为导线的初始长度，L2为施加力后的最终长度，则应变为:

ε= (L2-L1) / L1

此外，随着拉伸钢丝长度的增加，其直径减小。所以导体的电阻是长度的直接函数。随着导体长度的增加，其电阻也增加。这种导体电阻的变化可以很容易地测量，并根据施加的力进行校准。因此，应变片可以用来测量力和相关参数，如位移和应力。应变片的输入输出关系可以用应变因子或应变梯度这一项来表示，应变因子或应变梯度定义为在给定的应变ε值下电阻R的变化。

应变片材料的要求

i.应变片尺寸应小，质量可忽略不计。
2它应该对菌株高度敏感。
3应变片应具有较高的应变片系数。
iv.它应易于附着在标本上。
v.响应速度快，延时可忽略。
它应该能够表示静态、瞬态和动态应变。
7它应该能够远程指示和记录。
8它不应对温度、湿度、振动等环境条件敏感。
9它应该是便宜的，可靠的和容易得到的各种尺寸

应变仪的种类

根据应变片的工作原理，将其分为

机械
电
压电

根据安装，它们分为

结合应变仪
无限的应变计

根据结构，它们分为

金属箔应变仪
半导体应变计
光电式应变计

各种规格大小和网格形状是可用的。金属应变片由极细的金属丝或金属箔组成，它们排成网格状。网格图案最大限度地增加金属丝或箔的数量，以适应平行方向的应变。为了减小剪切应变和泊松应变的影响，网格的截面积最小。栅极被粘在一个叫做载体的薄衬垫上，载体直接附着在测试试样上。
大多数应变计都是保税箔类型有多种形状和大小可供选择，以适应各种应用程序，典型示例如图所示。

它们由安装在基材上的电阻箔组成。它们的工作原理是，当箔受到应力时，箔的阻力以一种确定的方式变化。
粘结箔应变片可以小到16mm2，具有应变灵敏度或测量因子为2。
线绕式仪表是由直径约0.0064厘米的铜镍、铬镍或镍铁合金制成的圆形金属丝。导线长度不超过25mm。图为绕线式应变计的例子。
环境方面的考虑主要集中在压力表的温度上。由于电阻是温度的函数，应变片容易受温度变化的影响。因此，如果已知压力表的温度会因任何影响而变化，则需要进行温度补偿，以确保力的测量是准确的。

应变式测压元件

负载传感器是一种机电传感器，它能将作用于其上的负载转换为模拟电信号。测压元件提供了压缩和拉伸载荷的精确测量。
测压元件通常使用内部应变计来测量挠度。应变量可以通过校准来确定施加在测压元件上的力，因为测压元件的弹性模量是恒定的。
通常，力在测压元件中产生应变，由应变计传感器测量。
应变片附着在施加力的物体或应变单元上。当物体受力时，产生的应变使附着在物体上的应变片变形。它会使测量仪的电阻率增加，从而产生与变形成比例的电信号。
电阻率的测量是对应变的测量，应变又给出了施加在物体上的力或载荷的测量。电阻的变化通常很小，通常用惠斯通电桥电路来测量，电路中接有应变片。
应变计在电路中充当电阻。惠斯顿电桥电路产生模拟电信号输出。在一个典型的用于测量力的应变测力元件中，四个应变计连接在反力的表面上，它们被电连接在一个完整的惠斯顿电桥电路中，如图所示。
测力元件有不同的形状(圆柱形管，矩形或方形梁，轴)，以满足不同的应用和负载要求。为了确保测量所需的力分量，不同形状的应变片在测压元件上以不同的方向放置。

应变式测压元件

带应变片的膜片:

1)应变片是一种被动式电阻压力传感器，其电阻在拉伸或压缩时发生变化。如图所示，它可以附在压力感应膜片上
2)当膜片由于施加在其上的工艺压力而弯曲时，应变片由于这种阻力的变化而拉伸或压缩。

3)一旦施加压力，应变片就相应地拉伸或压缩，图中的桥电路由于应变片电阻的变化而不平衡。
4)因此电流在电流计中流动，这是通过电流计的偏转来测量的，这种输出电压的变化可以根据压力的变化来校准。

粘结应变计:

粘接应变计的工作:

•借助粘接剂材料，将应变片粘贴/粘接在研究结构上。
•结构受外力(拉伸或压缩)作用。由于受力，结构会改变尺寸。
•当应变片粘在结构上时，应变片的长度和截面也会发生变化(即应变)。
•这种应变(尺寸变化)改变了应变计的电阻，可以用麦石桥来测量。
•当校准时，应变片的电阻变化成为结构应变程度和施加的力的量度。