北京斯创尔建筑测试技术开发有限公司
1
第一章
应变计术语及应变计材料简介
1.1 电阻应变计主要结构及各部分名称如图 1 所示
图 1 应变计结构和尺寸术语 1.2 电阻应变计材料 1.2.1 敏感栅材料 电阻应变计的敏感栅是用合金材料制成. 敏感栅在应变计中实现应变电阻转换, 是决定 应变计工作特性的主要部分. 我公司主要使用的有康铜箔材,卡玛箔材,此外还有退火康铜箔材. 名称 康铜 退火康铜 主要成分 铜,镍 铜,镍 特 点 及 用 途 综合性能优良,成本低廉,能做成温度自补偿型,使用最广, 但不能在较高温度下工作. 柔性,延伸率高,变形量可达 20%,不具备温度自补偿能力, 疲劳寿命较差,用于大应变测量. 稳定性好,电阻率,灵敏系数和疲劳寿命较高,能做成温度自 补偿型或弹性模量自补偿型.热输出曲线比康铜平直,温度自 补偿效果好,能在-269~+290℃范围内进行测量,短期高温可至 400℃
卡玛
镍,铬 铝,铁
1.2.2 基底材料 (1)纸 制造电阻应变计的纸,一般为厚度小于 0.06mm 的棉纸,拷贝纸,卷烟纸或脱脂的电容 器用纸等. (2)胶膜 目前,普遍用于制造应变计的胶膜是用不同成分的有机树脂制成.它们的厚度约为 地址:北京市北三环东路 30 号 邮编:100013 网址:http://www.bjsichuanger.com 1 邮箱:sichuanger@sina.com 电话:010-64517633 010-84275460 传真:010-84275460
北京斯创尔建筑测试技术开发有限公司
2
0.02~0.04mm.我公司常用的胶膜材料有改性酚醛树脂,聚酰亚胺树脂,环氧树脂,环氧酚醛树脂等.它们既可用于基底材料,又可用于粘结剂材料. 如果在有机树脂中加入玻璃纤维或其它纤维材料,则可增加胶膜的弹性模量和机械强 度;减小蠕变;提高疲劳寿命;增大测量应变范围;提高材料耐温范围. (3)浸胶玻璃纤维布 玻璃纤维布是一种耐湿,耐热和电绝缘性好,机械强度高且质地柔软的材料.浸胶玻璃 纤维布是采用厚度不大于 0.025mm 的无碱玻璃纤维布,将粘结剂均匀涂覆在它的上面固化 而成,其厚度约为 0.04~0.05mm.这种基底材料适用于制造低温,中温,高温应变计.
第二章 应变计多功能补偿技术
随着应力分析技术和传感器工业的发展,为了进一步提高测量精度,简化使用工艺,降 低成本,要求应变计的功能进一步完善.我公司研制的温度自补偿应变计,弹性模量自补偿 应变计,蠕变自补偿应变计陆续投放市场,满足了精密应力测量和高精度传感器的需求. 2.1 温度自补偿功能 安装在无任何外力作用,不受约束的试件上的应变计,当环境温度发生变化时,其电阻 值也将随之改变(指示应变),这种变化称为热输出.热输出是由于应变计敏感栅材料的电阻 温度系数和敏感栅材料以及被测试件材料之间的线膨胀系数的差异共同作用, 迭加产生的结 果,可由以下公式表示:
t g / K s g t
式中 g , g 分别为应变计敏感栅材料的电阻温度系数和线膨胀系数, 为应变计的灵 K 敏系数, s 为试件的线膨胀系数, t 为偏离参考温度的相对温度变化量. 普遍应变计的热输出往往很大,如图 2 所示.热输出是静态应变测量中最大的误差源, 并且热输出分散也会随着热输出值的增大而增大. 在测试环境存在温度梯度或瞬变时, 这种 差异就更大.因此,理想的情况是应变计的热输出值趋于零,满足这一要求的应变计称为温 度自补偿应变计.
图 2 普通应变计的热输出曲线 地址:北京市北三环东路 30 号 邮编:100013 网址:http://www.bjsichuanger.com 2 邮箱:sichuanger@sina.com 电话:010-64517633 010-84275460 传真:010-84275460
北京斯创尔建筑测试技术开发有限公司
3
通过调整应变计敏感栅材料的合金成分配比,改变冷扎成型压缩率以及适当的热处理, 可以使敏感栅材料的内部晶体结构重新组合, 改变其电阻温度系数, 从而使应变计的热输出 值趋于零, 实现对弹性体或试件材料的温度自补偿功能, 满足高精度应力分析和传感器生产 的要求.图 3 给出了康铜,卡玛自补偿应变计的典型热输出曲线.在+20 ~ +250℃温度范围 内,它们的热输出很小.
图 3 康铜和卡玛自补偿应变计的典型热输出曲线 选用方法: (1)我公司目前提供以下温度自补偿系数的应变计:9,11,16,23,27.其中, "9"用 -6 "11"用于合金钢,马氏体不锈钢和沉淀 于钛合金材料(线膨胀系数典型值为 8.8×10 /℃); -6 "16" 用于奥氏体不锈钢材料和铜基 硬化型不锈钢材料(线膨胀系数典型值为 11.3×10 /℃); -6 "23"用于铝合金材料(线膨胀系数典型值为 23.2× 材料(线膨胀系数典型值为 16×10 /℃); -6 "27"用于镁合金材料(线膨胀系数典型值为 26.1×10-6/℃). 10 /℃); (2)当温度自补偿应变计与试件材料匹配时,在补偿温度范围内,不必对热输出进行修 正. (3)当温度自补偿应变计所要求使用材料的线膨胀系数与试件材料有微小差异时,应选 用两片或四片应变计组成半桥或全桥,以消除热输出所带来的影响. (4)采用 1/4 桥路进行高精度应力测量时,除安装在试件表面的工作应变计外,还应在与 试件材料相同的补偿块上安装相同的应变计作为补偿片,并与工作片处于相同的环境条件 下,这两片应变计应分别接在惠斯通电桥的相邻两臂,以消除热输出的影响. 2.2 弹性模量自补偿功能 材料的弹性模量一般随环境温度的升高而下降.根据虎克定律,在载荷不变的情况下, 随着环境温度的升高构件的变形量将增大,因而应变计所检测的应变也随之增加.这时,如 果应变计的灵敏系数能随温度升高而适当降低, 将使应变计的输出不随温度改变, 从而实现 弹性模量补偿,这类应变计称为弹性模量自补偿应变计. 弹性模量自补偿应变计能起到普通应变计和弹性模量补偿电阻器的共同作用, 将自动消 除传感器因弹性模量随温度变化所造成的灵敏度误差. 如果弹性模量自补偿应变计与弹性材 地址:北京市北三环东路 30 号 邮编:100013 网址:http://www.bjsichuanger.com 3 邮箱:sichuanger@sina.com 电话:010-64517633 010-84275460 传真:010-84275460

下一页