应变电测技术检测技术与仪器工程测试技术教学学习教案.ppt
上传人:王子****青蛙 上传时间:2024-09-13 格式:PPT 页数:106 大小:5.4MB 金币:10 举报 版权申诉
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会计学应变片电测技术(jìshù)具有以下优点:①非线性小,电阻的变化同应变成线性关系。②应变片尺寸小(我国的应变片栅长最小达8.1应变式传感器常用(chánꞬyònꞬ)的弹性敏感元件弹性敏感元件:将被测参量变换成为(chéngwéi)应变、位移(或转换成另一种需要的相应物理状态)。F——作用(zuòyòng)在弹性元件上的外力x——弹性元件产生的变形6.灵敏度Sn:刚度的倒数,单位力产生(chǎnshēng)的变形大小串联(chuànlián)时:8.弹性后效定义:弹性敏感元件所加载荷改变后不是立即完成相应的变形(biànxíng),而是在一定时间间隔中逐渐完成变形(biànxíng)的现象。9.固有振动频率固有振动频率与弹性元件的动态特性(tèxìng)及变换时的滞后现象有关。固有频率的计算公式较复杂,一般采用实验来测定,估算公式:★设计(shèjì)敏感元件时要注意线性度、灵敏度、刚度、固有频率间关系Sn↑→K↓→fn↓fn↑→K↑→Sn↓基本要求有:1)弹性滞后要小;2)弹性模量的温度系数要小;3)线膨胀系数要小且稳定;4)弹性极限和强度极限要高;5)具有(jùyǒu)良好的稳定性和耐腐蚀性;6)具有(jùyǒu)良好的机械加工和热处理性能。常用的材料有:合金刚:35CrMnSiA、40Cr等。8.1.1弹性(tánxìng)圆柱弹性(tánxìng)圆柱可承受较大的载荷,可做成测力(拉或压)传感器,如图8-1所示。在轴向力F的作用下,与轴线(zhóuxiàn)成α角的截面上所产生的应力和应变为当α=0时,力F在轴向产生的应力(yìnglì)和应变为则圆柱(yuánzhù)的应变表达式:l—圆柱长度;E—圆柱材料(cáiliào)的弹性模量;ρ—圆柱材料(cáiliào)的密度。(1)等截面(jiémiàn)梁在x=0处,ε最大,x=l处ε=0。结构(jiégòu)灵敏度系数为:(2)变截面梁(等强度梁)★突出优点是:当作用力F正好作用于自由(zìyóu)端三角形顶角上时,梁上各处产生的应变大小相等,即实现等强度。等强度(qiángdù)梁各处的应变值:8.1.3弹性圆环集中(jízhōng)载荷F加在顶部,圆环A、B处的应力:A或B处的应变(yìngbiàn):8.1.4周边(zhōubiān)固支圆形平膜片周边(zhōubiān)固支的圆形平膜片,一般用于102~106Pa压力的测量。(2)压力均匀作用(zuòyòng)于平膜片。径向应力:在膜片中心(r=0)处,切向应力和径向(jìnꞬxiànꞬ)应力相等,且具有正的最大值:平膜片的最低自振频率(pínlǜ):周边固支圆形平膜片的应力(yìnglì)、应变分布图:8.1.5弹性筒(薄壁圆筒)薄壁圆筒的壁厚一般都小于筒径的1/20,当其内腔与压力p接通时,筒壁不受弯曲变形,只是(zhǐshì)均匀向外扩张,所以,筒壁的每一单元面积都将在轴向和圆周方向产生拉伸应力和应变。筒的轴向拉伸(lāshēn)应力:灵敏度结构(jiégòu)系数:8.1.6扭转圆柱(yuánzhù)在力矩测量中常用到扭转圆柱(yuánzhù),其结构如图8-8所示。在与轴线成45°的方向上所出现的最大垂直应力将在数值(shùzí)上等于最大剪切应力,即有8.2电阻应变(yìngbiàn)片工作原理1.应变(yìngbiàn)片的结构敏感栅:应变片的敏感元件,作用是敏感应变变化。基底:敏感栅粘结(zhānjié)在基底1上,基底除能固定敏感栅外,还有绝缘作用;标距(基长):图中l称为应变片的标距或基长,它是敏感栅沿轴方向测量(cèliáng)变形的有效长度,对具有圆弧端的敏感栅,指圆弧外侧之间的距离。对具有较宽横栅的敏感栅,指两横栅内侧之间的距离。其宽度b指最外两敏感栅外侧之间的距离。由物理学可知(kězhī),金属丝的电阻为当金属丝受拉而伸长dL时,其横截面积将相应减小dS,电阻率则因金属晶格发生变形等因素的影响也将改变d,这些量的变化,必然引起(yǐnqǐ)金属丝电阻改变dR。关于灵敏系数讨论:金属丝的灵敏系数受两个因素影响(yǐngxiǎng):第一项(1+2μ)是由于金属丝受拉伸后,材料几何尺寸发生变化而引起的;第二项是由于材料发生变形时,其自由电子的活动能力和数量均发生了变化的缘故,这项可能是正值,也可能是负值,但作为应变片材料都选为正值,否则会降低灵敏度。3.应变片测试原理用应变片测量应变或应力时,是将应变片粘贴(zhāntiē)于被测对象上,在外力作用下,被测对象表面发生微小机械变形,粘贴(zhāntiē)在其表面上的应变片亦随其发生相同的变化,因而应变片的电阻也发生相应的变化,如用仪器测出应变片的电阻值变化ΔR,可得到