应变测量基础

利用电阻随应变片的膨胀/收缩而变化的原理,设计了一种应变片来测量应变量。那么,压力表如何检测电阻的变化呢?在这里,让我们更深入地研究一下应变测量。

电桥电路,应变测量中必须使用的电路

能够检测到电阻的微小变化并将其作为电压变化输出的电路称为“惠斯通电桥”。
(在应变测量中,这种电路被简单地称为“桥”。)

电桥电路,应变测量中必须使用的电路

在电桥电路中,四个电阻以如图1所示的矩形结构连接。
如果从电路底部施加一个电压E (V),且这四个电阻的电阻完全相同,则a点和B点的电压相等,输出电压Eo成为a点和B点的差值,即为零。

电桥电路,应变测量中必须使用的电路

接下来,让我们用应变计替换其中一个电阻,如图2所示。
如果应变片的电阻与其他三个电阻相同,则条件与图1相同,因此输出电压Eo为0 V。如果对应变片施加应变,而其电阻发生ΔR的变化,则失去平衡,a点和b点之间产生电压差。测量电压差得到应变。

总结

输出功率Eo与应变ε的关系为:从
Eo = (1/4) × (ΔR/R) × E -公式7
从公式6
(ΔR/R =比例常数(规范因子)K × ε):
Eo = 1/4 × K × ε × E -公式8
因此,应变量可以转换为电压。

输出电压与应变量的关系

让我们继续使用上面的例子来进行下面的解释。
由于压力表系数K一般在2左右,假设系数为2.00,外加电压为2.00 V,
应变ε和输出电压Eo由公式8得到:
Eo = 1/4 × 2.00 × ε × 2.00 V
Eo =ε

因此,当应变量为1000 μST时,仪器上的读数(=电压值)为1000 μV (1mv)。

安装应变计

接下来,让我们开始一个实际的测量,通过实际安装一个应变计。在继续之前准备一个合适的金属板和应变计。对于仪器,以下说明使用KEYENCE动态应变测量单元NR-ST04。

预处理

预处理
一个
彻底擦拭金属板
用一块浸过丙酮的布。

如果在应变计附着的位置有任何锈迹或油漆,这些锈迹或油漆就会在应变计和金属板之间滑落。因为这个问题阻碍了精确的测量,准备一个适合于附件的表面。

  1. 使用研磨机、爆破装置或类似设备暴露金属线。
  2. 为了使表面光滑,使用砂纸(砂砾约200 - 300)打磨比应变计稍宽的区域。
  3. 使用蘸有丙酮的干净布(或类似的东西),去油并清洁抛光表面,直到布不再脏。

确定附着位置

确定附着位置
一个
统治者

使用一支铅笔(硬度约为4H)准确地抄写在压力表的位置上。用十字形标记位置,以表示中心和方向。

附加的表

附加的表
一个
聚乙烯板

在应变计的背面滴上适量的胶粘剂,并按照刻痕线粘贴。使用应变计制造商提供的胶粘剂。
把一块聚乙烯薄片放在应变计上,用手指压在上面大约一分钟。
等待装配完全硬化后再开始测量。

应变计的背面是什么?

正面有一个焊接的导线,也显示了一个清晰的模式。

正面有一个焊接的导线,也显示了一个清晰的模式。

背面是一个平坦的薄膜表面,足够透明,可以看到图案。

背面是一个平坦的薄膜表面,足够透明,可以看到图案。

给仪器接线并配置其设置

将引线固定到位

将引线固定到位
一个
将引线固定到位

在测量过程中,应变计引线的任何移动都会导致测量误差,因此,用胶带、扎带或类似的方法将引线固定在适当的位置,而不要将应力施加到压力表体上。

仪器的接线

仪器的接线

对于仪器,以下说明使用KEYENCE动态应变测量单元NR-ST04。将应变片的两根引线分别接在CH1的A/•和C/•端子上。没有正负极性。确认仪器正面拨码开关1为OFF,拨码开关2至5为on。

测量设置

KEYENCE动态应变测量单元NR-ST04不仅可以自己测量,还可以通过USB连接到您的PC。下面给出了配置测量所需设置的两种方法:通过连接的PC进行测量和在测量单元上直接测量。

使用连接的PC机进行测量

  • 单击[收购设置]。
    单击[收集设置]。
  • 【输入范围】选择“±2000 μST”,单击【下一步】。
    【输入范围】选择“±2000 μST”,单击【下一步】。
  • 选择[采样周期]为“1ms”,单击[完成]。
  • 在开始测量之前,点击【自动平衡】,校正应变片在连接时产生的微小失真。
    在开始测量之前,点击[BAL](自动平衡调节按钮),纠正应变片在连接时发生的微小失真。
  • 点击【开始】。
    点击开始收集。

在测量装置上直接测量

  • 按MENU键进入【采集与显示】界面,选择【采集设置】。选择【单位和通道设置】,设置单元“ST04”的输入通道。按F1键返回【采集设置】。
    按MENU键进入【采集与显示】界面,然后选择【采集设置】。选择【单元及各通道设置】,设置单元“ST04”的输入通道。按F1键返回【采集设置】。
  • 选择【采集条件设置】,将【采样周期】设置为“1毫秒”。按MENU键,然后按F1键确认设置。
  • 在【初始Adj】中,选择【自动平衡】开启自动平衡,按MENU键执行。
    在【初始调整】中,选择【自动平衡】开启自动平衡,按MENU键执行。
  • 按开始/停止键。
    按开始/停止键。

在你对应变计施加应变后,波形有变化吗?

指数