什么是應變計？應變計的應用及原理

更新時間：2024-05-09

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什么是應變計？

應變儀是一種測量物體應變的裝置。它還用于壓力表和測力計，因為它可以測量應變并計算壓力和負載。

應變片用于測量應變直接影響強度的產品中的應變、測量生產工廠中的載荷以及測量模具的變形程度等。然而，如果應變籠安裝方向不正確，則必須小心避免測量錯誤。

具體使用示例包括：

下面，我們就來解釋一下應變片的原理和類型。

應變籠安裝在被測物體上使用，應變隨被測物體發生變化，導致內部電阻發生變化。然后系統通過測量該電流的變化量來計算應變。

有多種應變籠可供選擇。廣泛使用的類型包括箔應變片、線應變片和半導體應變片。

應變片的另一個特點是可以根據用途來使用，例如適合低溫和高溫環境的應變片、可以測量更微小應變的應變片以及由適合各種類型材料的材料制成的應變片。測量。

下面，我們分別對“箔式應變片"和“半導體應變片"的結構進行說明。

常見的應變片類型是箔片應變片，其結構是在絕緣體基底上以之字形粘貼金屬箔，并且兩根導線從金屬箔突出。這兩根電線連接到一個稱為霍斯頓橋電路的電路。

Hoinstone電橋電路是將三個已知阻值的電阻器和四個應變片排列成橋形，并測量中心的電位差，從而可以測量應變片電阻值的電路。

當貼有應變片的被測物體發生應變時，所貼應變片的箔片會膨脹和收縮，電阻值會發生變化。電阻值的變化量是根據應變片上的電位差來計算的。馬蘇橋電路。這里，應變片具有應變系數，它是表示電阻值相對于應變的變化量的值，因此可以根據應變系數和變化量來計算被測物體的應變在電阻值中。

半導體應變片是在箔片應變片的箔片部分使用半導體的應變片，利用了當應力作用于半導體時半導體的電阻率發生變化的特性。

使用應變計進行應變測量的準確性很大程度上取決于應變計的安裝方式（通常是粘合）。因此，將應變片安裝到被測物體上時必須非常小心。第一步是清潔測量儀所要測量的表面。

清潔時最好使用油性清潔劑去除油污。否則，在應用過程中進行表面研磨或拋光時，油會滲入材料更深處。清潔后，用鑷子提起儀表并小心地將其粘附到被測量的表面上。

此時，重要的是要確保排出表面和儀表之間的任何氣泡。等待幾分鐘讓粘合劑硬化。幾分鐘后，將絕緣膠帶包裹在整個物體上，以防止其損壞，安裝就完成了。

應變計的優點是只需將其粘貼到待測物體上即可輕松測量應變，但實際上它們涉及復雜的元件，這使得測量變得更加困難。例如，壓力問題就是其中之一。

由于外部施加的力和材料內產生的內部應力之間的相互作用而發生應變變化。因此，要分析兩個或三個方向的應變，需要使用玫瑰花應變片，它是多個應變片的組合。

另外，根據構成測量對象的材料的熱膨脹系數，即使實際上不存在應變，也可能判定存在應變。為了防止這種情況發生，必須使量具的材料與被測材料相匹配。

使用應變儀測量應變時，需了解這些物理和機械特性，然后從眾多類型中選擇最合適的一種。

影響與測量目標粘合的應變片的主要因素是外力引起的應變和溫度變化的影響。當溫度發生變化時，它會受到測量目標和應變片之間的線性膨脹系數差異以及應變片電阻值因溫度而變化的影響。

表觀應變是指對應變的測量，就好像它是由溫度變化引起的一樣。使用自溫度補償應變計是對抗表觀應變的有效措施。自溫度補償應變片是一種電阻溫度系數可根據被測物體進行調整的應變片，最大限度地減少因溫度引起的表觀應變量。

為被測物體選擇合適的應變片是很好的選擇，但誤差可能仍然存在。在某些情況下，它們可能具有非線性特性。在大多數情況下，應變籠數據表上會注明此誤差，如果需要更精確的測量，可以進行補償計算以考慮數據表中計算出的誤差。

蠕變是指在恒溫條件下施加恒定載荷時應變隨時間增加的現象。蠕變是應變片的天敵，一旦發生，可直接導致測量誤差。

應變片中的蠕變現象主要是由基材、網格形狀和粘合劑引起的。因此，常用的方法是使用與這些因素引起的蠕變處于相反相位的應變發生體作為材料蠕變，然后在其上附加應變片以抵消彼此蠕變現象的影響。

重要的是材料的組合，即使蠕變現象是相反的相位，但如果其絕對值顯著不同，則無法全抵消，并且會在一個方向上產生影響。盡管取決于材料，但在大多數情況下，溫度越高，蠕變現象越明顯。考慮到蠕變現象引起的應變增加，應注意施加到應變計的應力越大，直至斷裂的時間（壽命）越短。