应变片的构造与选型
2015-09-02 10:13阅读：
常见的应变片属于
电阻式应变片，是将被测的非电量转换成电阻值的变化，通过测量电阻值变化达到测量非电量的目的。应变片分为
箔式应变片，
金属丝式（绕线式）应变片和
半导体式应变片。金属丝式应变片使用最早，但由于金属丝式应变片蠕变较大，金属丝易脱胶，有逐渐被箔式所取代的趋势。但其价格便宜，多用于应变、应力的大批量、一次性试验。
箔式应变片是在较薄的树脂材料的电绝缘体上，将金属箔蚀刻制成栅格形状，然后再安装引出导线的结构，如图4所示。一般的箔式应变片是在称为基底的塑料薄膜（15-16μm）上贴上由薄金属箔材制成的敏感栅（3-6μm），然后再覆盖上一层薄膜做成迭层构造。箔式应变片与片基的接触面积大得多，散热条件较好，在长时间测量时的蠕变较小，一致性较好，能将温度影响减小到最小的程度，适合于大批量生产。
使用专用粘合剂把应变片粘贴到测量部位。测量部位产生的应变通过粘合剂和应变片的基底传递给敏感栅。为了精确地测量应变，选择的应变片和粘合剂必须符合测量材料和使用温度等使用条件。
将单轴应变片按一定的形式可组合成不同样式的应变花。常见的应变片或应变花有以下种类：
一、 应变片的选型
实际应用时，选择应变片应从测试环境、应变的性质、应变变化梯度、粘贴空间、曲率半径、测量精度和应变片自身特点等方面去加以考虑。测试的环境主要考虑温度、温度和电磁场等。应变的性质分为静应变和动应变，静态应变测量选择横向效应较小的应变片；动态应变测量选择疲劳寿命强的应变片。对于应变场均匀变化的被测对象，对应变片栅长没有特殊要求，可选栅长长的应变片，易于粘贴；对于应变梯度变化大的测点，可选用栅长较小的应变片。可用的粘贴空间也影响着应变片的选择，特别是窄小空间宜选用栅长小的应变片。选择的应变片应无气泡、霉斑、锈点等缺陷，阻值在120±2Ω以内，具有自补偿的应变片。应变片的热膨胀系数如6
页表中所示，可以从中选择适用于被测物的自补偿应变片。
根据被测对象的不同选择不同的应变片。用于混凝土应变测试的应变片要求敏感栅长度较长，如线型片敏感栅长度宜用60、70、80、120mm；箔式片的敏感栅长度宜用10、20、30mm。用于复合材料强度测试的箔式应变片敏感栅长度宜选用2、5mm。用于印刷电路板测试的箔式应变片栅长度宜选用0.2、1mm。木材、玻璃的应变测量宜选用栅长为5mm的应变片。一般金属、丙烯的应变测量宜选用栅长为1~6mm的应变片。应力集中测试宜用栅长为0.15~2mm的单或双轴5片型应变片。空间较窄的应变片测量和碰撞应力等快速状态下的应变片测量宜选用栅长为0.12~1mm的应变片。还有专门用于测量残余应力、大变形和测量螺栓轴力的专用应变片。
单枚应变片一般用于测量单轴应变，应变花用于测量平面应力状态。材料泊松比的测量宜选用正交的双轴应变花。应力分析宜选用0/90/45度的三轴应变花。二轴90
应变花用于主应力方向已知的场合，三轴和四轴应变花则用于主应力方向未知的场合。60Ω的应变片常用于弯曲校正（两枚应变片位于同一桥臂上），120Ω的应变片用于一般应力测量，350~1000Ω的应变片用于制作应变型传感器。
二、 应变片测量优缺点
（1）测量灵敏度和精度高。其最小应变读数为1με（微应变，1με=1×10-6ε）在常温测量时精度可达1~2%。
（2）测量范围广。可测1~20000με。
（3）频率响应好。可以测量从静态到数十万赫的动态应变。
（4）应变片尺寸小，重量轻。最小的应变片栅长可短到0.1毫米，安装方便，不会影响构件的应力状态。
（5）测量过程中输出电信号，可制成各种传感器。
（6）可在各种复杂环境下测量。如高、低温、高速旋转、强磁场等环境测量。
虽然应变测量具有上述优点，但同样也有缺点：
（1）只能测量构件的表面应变，而不能测构件的内部应变。
（2）一个应变片只能测构件表面一个点沿某个方向的应变，而不能进行全域性测量。
注意：应变片的测量值反映的是敏感栅下所覆盖面积的平均值。
