電阻應(yīng)變片精選(九篇)
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第1篇：電阻應(yīng)變片范文
關(guān)鍵詞 傳感器；制造；焊接技術(shù)；應(yīng)用
中圖分類號： TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
焊接技術(shù)指的是在高溫或者高壓的條件下，將需要連接的材料連接成一個整體。目前，焊接技術(shù)逐漸朝著自動化、數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展，并在各行各業(yè)均有廣泛的應(yīng)用。其中，其在傳感器的制造中便發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。傳感器在實(shí)現(xiàn)信息的自動化檢測和控制中的用途極為突出，但是隨著科學(xué)及信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的焊接技術(shù)已經(jīng)不能滿足其對于傳感器質(zhì)量、準(zhǔn)確性、靈敏性的需求。因此，筆者對焊接技術(shù)在傳感器制造中的應(yīng)用展開了較為系統(tǒng)的論述，以期促進(jìn)傳感器制造中焊接技術(shù)的創(chuàng)新與完善。
1 焊接技術(shù)與傳感器制造的關(guān)系概述
焊接技術(shù)是一項(xiàng)將兩種或多種母料連接在一起的工藝，其具有效率高、花費(fèi)低、連接穩(wěn)固可靠、適于批量生產(chǎn)等優(yōu)勢，從而逐漸取代了傳統(tǒng)的螺紋連接、黏結(jié)等連接工藝，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、建筑業(yè)、機(jī)械制造業(yè)等領(lǐng)域。同時，傳感器作為一種精密的檢測裝置，也使用了焊接技術(shù)進(jìn)行制造，且隨著焊接技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，其在傳感器制造中也得到了越來越迅速的發(fā)展應(yīng)用。由于焊機(jī)類型各不相同，其焊接原理也存在差異，因此，為了更加高效便捷的完成傳感器的制造，并保證其達(dá)到具體應(yīng)用條件對其性能的要求，就要選擇恰當(dāng)?shù)暮笝C(jī)。此外，還要在掌握焊接工藝基本要求與操作規(guī)范的基礎(chǔ)上，不斷改進(jìn)創(chuàng)新工藝，以進(jìn)一步提高傳感器制造的效率，降低生產(chǎn)成本，避免安全隱患，為企業(yè)和社會創(chuàng)造更大的綜合效益。
2 焊接技術(shù)在傳感器制造中的具體應(yīng)用
2.1傳感器殼體間的焊接
在傳感器的制造過程中，對焊技術(shù)是普遍使用的焊接工藝之一。對焊指的是將兩個外徑相同的母料焊接在一起。傳感器種需要對焊的殼體的內(nèi)部裝有線纜、芯片、電路等零部件，因此，為了避免或者減小焊接對零部件的損壞，就需要在保證焊接強(qiáng)度足夠使殼體牢固連接為一體的條件下，使焊接電流盡量維持在較小的范圍內(nèi)。此外，還要求在焊接結(jié)構(gòu)上進(jìn)行特殊的工藝設(shè)計(jì)，例如常用的焊唇結(jié)構(gòu)，在焊接時，其不僅有利于熱量的集中，還能在電流較小的條件下，使得需要對焊的殼體牢固的焊接為一體，并且在微束等離子焊接、氬弧焊中還能夠有效減少焊弧偏移的程度。如果需要對較為復(fù)雜的殼體或者相貫面進(jìn)行焊接，可以采用釬焊技術(shù)。在進(jìn)行釬焊之前，要先按規(guī)范裝配待焊接的零部件，然后在需要實(shí)施焊接的部位灌以焊料。在焊接前，需要把上述已灌注焊料的零部件放入高溫爐中，焊料熔點(diǎn)較低，在高溫作用下會逐漸熔化，從而達(dá)到焊接的目的。
2.2波紋膜片的焊接
傳感器用于各種測量，并將檢測到的信息以所需的形式輸出。其中，用于測量壓力的傳感器要求把敏感芯片和被測介質(zhì)分離開來，因此需要在制造傳感器時焊接波紋膜片以起到分隔作用。通常來說，波紋膜片與需要與其相焊接的傳感器部分的質(zhì)量、厚度是不同的，因此，這類焊接技術(shù)以采用激光焊接、電子束等離子焊接等焊接工藝為宜。這些焊接技術(shù)具有美觀、熱影響較小、焊接深寬比大等顯著優(yōu)勢。最常用的焊接方法是激光焊接，操作時，首先要將電流和頻率調(diào)節(jié)到最適值。一般情況下，應(yīng)該在保證焊接面能夠熔化的基礎(chǔ)上，盡量減小電流值，同時增大頻率。這樣做的目的是保證焊接面焊接質(zhì)量的良好，還能避免發(fā)生瞬間擊穿波紋膜片的情況。從焊接結(jié)構(gòu)方面考慮，最常選擇的是夾持焊接技術(shù)，具體做法是：在焊接時把波紋膜片夾置于中間部位，其一側(cè)采用的壓環(huán)或者接頭的質(zhì)量和厚度都要相對大一些，并需要將其另外一側(cè)與傳感器殼體相焊接在一起。這樣能夠確保焊接的穩(wěn)固可靠性，還可以更好的發(fā)揮波紋膜片的隔離作用。
2.3管帽、管殼與傳感器基座的焊接
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，傳感器逐漸具備了微型化、數(shù)字化、集成化、智能化、自動化等現(xiàn)代化設(shè)備的特點(diǎn)。為了與其上述性質(zhì)相適應(yīng)，管帽、管殼與傳感器基座相互連接更多的采用了焊接技術(shù)，其焊接最常見的方式是電阻焊。電阻焊技術(shù)效率高，焊接質(zhì)量及安全性更加可靠。在電阻焊的過程中，最值得注意的是，要盡量使兩焊接面之間的接觸電阻值保持較大值，這樣可以有效減小焊接所產(chǎn)生的熱影響。管帽、管殼與傳感器基座的焊接結(jié)構(gòu)采用的是增加焊接筋和焊接凸臺的方式，這也有利于增大焊接面之間的接觸電阻。此外，在工裝方面，采用具有較好導(dǎo)熱性能的材料（例如，銅和鋁）；如果焊接面之間存有難以處理的油污、氧化物等雜質(zhì)，或者待焊接的材料的導(dǎo)熱率都比較高，可以選擇使用電阻焊中的雙波焊技術(shù) 。在雙波焊的操作過程中，首先釋放出脈沖相對較小的電流，產(chǎn)生一部分熱量加熱零部件并清理焊接面的油污、氧化物等，然后再放出脈沖相對較大的電流，使管帽、管殼和傳感器基座牢固焊接在一起。
3.傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用
3.1機(jī)器人用傳感器工業(yè)機(jī)器人之所以能夠準(zhǔn)確操作，是因?yàn)樗軌蛲ㄟ^各種傳感器來準(zhǔn)確感知自身、操作對象及作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)，包括其自身狀態(tài)信息的獲取通過內(nèi)部傳感器(位置、位移、速度、加速度等)來完成，操作對象與外部環(huán)境的感知通過外部傳感器來實(shí)現(xiàn)，這個過程非常重要，足以為機(jī)器人控制提供反饋信息。
3.2機(jī)械加工過程的傳感檢測技術(shù)
3.2.1切削過程和機(jī)床運(yùn)行過程的傳感技術(shù)。切削過程傳感檢測的目的在于優(yōu)化切削過程的生產(chǎn)率、制造成本或(金屬)材料的切除率等。對于機(jī)床的運(yùn)行來講，主要的傳感檢測目標(biāo)有驅(qū)動系統(tǒng)、軸承與回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、溫度的監(jiān)測與控制及安全性等，其傳感參數(shù)有機(jī)床的故障停機(jī)時間、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、機(jī)床狀態(tài)與冷卻液的流量等。
3.2.2工件的過程傳感。與刀具和機(jī)床的過程監(jiān)視技術(shù)相比，工件的過程監(jiān)視是研究和應(yīng)用最早、最多的，多數(shù)以工件加工質(zhì)量控制為目標(biāo)。20世紀(jì)80年代以來，工件識別和工件安裝位姿監(jiān)視要求也提到日程上來。粗略地講，工序識別是為辨識所執(zhí)行的加工工序是否是工(零)件加工要求的工序；工件識別是辨識送入機(jī)床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯，還要求辨識工件安裝的位姿是否是工藝規(guī)程要求的位姿。
3.2.3刀具(砂輪的檢測傳感。切削與磨削過程是重要的材料切除過程。刀具與砂輪磨損到一定限度(按磨鈍標(biāo)準(zhǔn)判定)或出現(xiàn)破損(破損、崩刃、燒傷、塑變或卷刀的總稱)，使它們失去切(磨削能力或無法保證加工精度和加工表面完整性時，稱為刀具／砂輪失效。工業(yè)統(tǒng)計(jì)證明，刀具失效是引起機(jī)床故障停機(jī)的首要因素，由其引起的停機(jī)時間占N C類機(jī)床的總停機(jī)時間的1／5 1／3.此外，它還可能引發(fā)設(shè)備或人身安全事故，甚至是重大事故。
3.3汽車自動控制系統(tǒng)中的傳感技術(shù)。隨著傳感器技術(shù)和其它新技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)代化汽車工業(yè)進(jìn)入了全新時期。汽車的機(jī)電一體化要求用自動控制系統(tǒng)取代純機(jī)械式控制部件，這不僅體現(xiàn)在發(fā)動機(jī)上，為更全面地改善汽車性能，增加人性化服務(wù)功能，降低油耗，減少排氣污染，提高行駛安全性、可靠性、操作方便和舒適性，先進(jìn)的檢測和控制技術(shù)已擴(kuò)大到汽車全身。在其所有重點(diǎn)控制系統(tǒng)中，必不可少地使用曲軸位置傳感器、吸氣及冷卻水溫度傳感器、壓力傳感器、氣敏傳感器等各種傳感器。
4結(jié)論
綜上所述，由于焊接技術(shù)逐漸朝著自動化、數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展，并且其具有高效、環(huán)保、成本低、生產(chǎn)快捷等顯著優(yōu)勢，由此，在傳感器的制造行業(yè)中獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。焊接技術(shù)工人應(yīng)該系統(tǒng)掌握不同焊接方法的操作規(guī)范、技術(shù)要領(lǐng)和適用條件，使得焊接技術(shù)更好的應(yīng)用于傳感器的制造工藝中，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
參考文獻(xiàn)
[1]段九勛.焊接技術(shù)在傳感器制造中的應(yīng)用[J].中國儀器儀表，2006（2）：89-90.
[2]Markus Kogel-Hollacher.新型傳感器在遙控激光焊接技術(shù)中的應(yīng)用[J]. 世界制造技術(shù)與裝備市場，2006（2）：107-108.
第2篇：電阻應(yīng)變片范文
關(guān)鍵詞：天然氣管道；應(yīng)力分析
中圖分類號：U473.2+4文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
前言
管道應(yīng)力分析方法的研究一直都受到人們的關(guān)注，各國學(xué)者從不同途徑對管道應(yīng)力分析方法進(jìn)行了大量研究。某天然氣分輸站閥室管道自建成運(yùn)行以來，發(fā)現(xiàn)地基有沉降現(xiàn)象，為確定敷設(shè)在此軟土地基上管道的應(yīng)力水平，應(yīng)用應(yīng)力測試方法對管道關(guān)鍵部位進(jìn)行長達(dá)半年多的應(yīng)力監(jiān)測。通過應(yīng)力測試，獲得管道運(yùn)行時的應(yīng)力變化狀況，從而為管道的安全評定積累大量數(shù)據(jù)。同時，對現(xiàn)場管道進(jìn)行沉降測試，測試結(jié)果為下文綜合分析沉降作用對管道應(yīng)力的影響提供有力的支持。
一、現(xiàn)場基本情況
（1）環(huán)境介紹
閥室所在地為東亞季風(fēng)氣候區(qū)。冬季干燥寒冷，夏季溫暖潮濕，年平均氣溫為22.3℃。管線部分以填海人造平原地貌為主，沉積了較厚的海相沖積物。根據(jù)巖土的工程特性、場地內(nèi)巖土層分為：上部土層為人工填土（素填土）、近代海相沖積層（粘土、粉細(xì)砂、粗砂、淤泥質(zhì)土），基底巖石為燕山三期花崗巖（全風(fēng)化花崗巖）。
(2)試驗(yàn)對象
天然氣從生產(chǎn)到銷售需經(jīng)過采集、凈化、運(yùn)輸、配氣等過程。整個過程都是在密閉的管道或容器中完成的。采集、運(yùn)輸、配氣過程所用的的管道分別稱為礦場集氣管線、長距離輸氣管道、城市輸配管網(wǎng)。
長輸管道是連接脫硫凈化廠和城市門站之間的管道。對于一條輸氣干線，一般有首站、增壓站、分輸站、清管站、閥室和末站等不同類型的工藝站場。長輸管道必須具備以下各項(xiàng)功能：計(jì)量功能、增壓功能、接收和分輸功能、截?cái)喙δ?、調(diào)壓功能、清管功能、儲氣調(diào)峰功能。典型的長輸管道系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。
注：1-輸氣首戰(zhàn)：2-輸氣干線：3-氣體分輸站：4-城市門站（末站）：5-氣體處理廠：6-氣體接收站：7-增壓站：8-截?cái)嚅y室：9-清管站：10-河流穿越：11-輸氣支線：12-進(jìn)氣支線
圖1 長輸管線系統(tǒng)構(gòu)成圖
本試驗(yàn)的研究對象是某天然氣閥室管道。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在輸氣干線約20～30km范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)置閥室，在特殊情況下，如河流等穿越處兩側(cè)應(yīng)分別設(shè)置閥室。閥室的典型流程如圖2-2所示，分別由快速截?cái)嚅y和放空閥組成。
圖2 典型閥室工藝流程圖
閥室的主要作用有兩個：一是當(dāng)管線上、下游發(fā)生事故時，管線內(nèi)天然氣壓力會在短時間內(nèi)發(fā)生很大變化，快速截?cái)嚅y可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的允許壓降速率自動關(guān)斷閥門，切斷上、下游天然氣，防止事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大；二是在維修管線時切斷上下游氣源，放空上游或下游天然氣，便于維修。
本文研究對象——閥室的平面布置圖如圖3所示。此閥室共分為七個區(qū)，其中①為截?cái)嚅y室7.8m×7.2m；②電池室3.9m×3.6m；③配電儀控室6.9m×3.6m；④小門，寬1.5m；⑤放空管DN200，h15000；⑥圍墻，高2.0m；⑦發(fā)球閥組區(qū)。干線管道采用L450MB，尺寸為660 14.2mm；支線管道采用L360MB，尺寸為 323.9 8.8mm；放空管道采用L245MB，尺寸為 219.1 8mm。
圖3 閥室平面布置圖
二、試驗(yàn)方案
本試驗(yàn)采用電阻應(yīng)變-應(yīng)力（電測法）測試方法。這種方法具有靈敏度高、測量精度高、測量范圍大、能適應(yīng)各種環(huán)境使用等一系列優(yōu)點(diǎn)，在工程結(jié)構(gòu)應(yīng)力測試中有廣泛的應(yīng)用。電測法的原理是通過測量粘貼在結(jié)構(gòu)上的電阻應(yīng)變片的變形，把應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻改變量，再通過電阻應(yīng)變儀將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)放大器放大后，經(jīng)刻度尺或數(shù)字顯示儀顯示，并記錄應(yīng)變變化值。最后，將測得的應(yīng)變值換算成應(yīng)力值。本測試采用直角應(yīng)變花，1/4 橋連接，并選了適當(dāng)?shù)臏囟妊a(bǔ)償以消除溫度對測試結(jié)果的影響。測試數(shù)據(jù)經(jīng)修正后，利用彈性理論計(jì)算出應(yīng)力水平。
應(yīng)力試驗(yàn) 1/4 橋測試原理圖如圖4 所示。
圖4 測試原理圖
圖 2-4 中，R 為測量片電阻，R0為固定電阻，Eg為橋壓，KF為低漂移差動放大器增益。設(shè)其輸出電壓為Vo，應(yīng)變計(jì)的靈敏度為K，則可得輸入的應(yīng)變量為：
(2-1)
式中：——視應(yīng)變量，即應(yīng)變讀數(shù)；
——輸出電壓，V；
——橋壓，V。
根據(jù)需要，電阻應(yīng)變計(jì)采用采用聚酰亞胺基底，康銅箔制成，全密封結(jié)構(gòu)的BA系列，具有可溫度自補(bǔ)償，延伸率高，耐濕熱性好，靈敏系數(shù)高，使用溫度范圍寬，適用于150℃以內(nèi)的精密應(yīng)力分析和高精度傳感器。試驗(yàn)采用 CM-1J-32 型靜電阻應(yīng)變儀。
三、試驗(yàn)步驟
(1) 測點(diǎn)布置
在多次現(xiàn)場勘查和反復(fù)論證的基礎(chǔ)上，選取了①和⑦區(qū)管道關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)力測試。測點(diǎn)選擇根據(jù)管系的結(jié)構(gòu)、走向及受力設(shè)置，原則是管系應(yīng)力的最大部位。本試驗(yàn)選擇①和⑦區(qū)的三通及彎頭處粘貼應(yīng)變片?，F(xiàn)場測點(diǎn)分布見表1和圖5、6(a)和b)所示。
圖5 測點(diǎn)布置圖①
圖 6 測點(diǎn)布置圖⑦a)
圖6 測點(diǎn)布置圖⑦b)
表1 管道測試布點(diǎn)
注：測點(diǎn)編號說明——字母 A、B 表示①、⑦區(qū)應(yīng)變片編號；第一個數(shù)字表示測試點(diǎn)；第二個數(shù)字 1 表示環(huán)向應(yīng)力， 2 表示軸向應(yīng)力。
(2) 貼片及防護(hù)
在管道關(guān)鍵部位按計(jì)劃進(jìn)行貼片，具體步驟包括：測點(diǎn)表面處理（打磨、清洗、劃線定位等）、貼片（選片、檢測阻值、貼片、焊出引線及作好標(biāo)號等）、固化處理及粘貼質(zhì)量檢查（外觀、阻值及絕緣檢查）等?？紤]到應(yīng)變片需要經(jīng)歷半年多以上的日曬、雨淋等環(huán)境影響，試驗(yàn)中對應(yīng)變片進(jìn)行了防潮防水等處理。
(3) 接線與調(diào)試
測試系統(tǒng)一般由被測對象、傳感器、信號調(diào)理、傳輸、信號處理、顯示記錄及反饋控制等部分組成。本試驗(yàn)測試系統(tǒng)接線圖為：
圖7 應(yīng)變測試接線圖
按圖7 進(jìn)行接線，為保證測試數(shù)據(jù)的可靠性和精確性，測試前按照儀器操作規(guī)程預(yù)熱30分鐘，經(jīng)調(diào)試正常后開始測試。在進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)力測試之前，采用SSA型標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變模擬儀對靜態(tài)應(yīng)變儀進(jìn)行校驗(yàn)。經(jīng)校驗(yàn)的應(yīng)變儀誤差范圍在 2%以內(nèi)，符合測試的要求。產(chǎn)生誤差的原因有電壓的波動、周圍存在電磁場、環(huán)境溫度等，但相對誤差數(shù)值表明靜態(tài)應(yīng)變儀比較穩(wěn)定，具有較高的精確度。
(4) 測試與記錄
準(zhǔn)備完畢后，分別進(jìn)行查找機(jī)箱、平衡操作、參數(shù)設(shè)置、采樣操作、顯示與存儲結(jié)果、數(shù)據(jù)處理等操作，完成測試并記錄好測試過程中管道的工況及環(huán)境參數(shù)等。
(5) 測試計(jì)劃與實(shí)施
為了使試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有連續(xù)性，了解管道的應(yīng)力變化情況，計(jì)劃并實(shí)施了長達(dá)半年多的應(yīng)力跟蹤測試試驗(yàn)。通過試驗(yàn)，積累了大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，為分析和評定管道的應(yīng)力水平和安全狀況提供可靠的數(shù)據(jù)資料。
四、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
在進(jìn)行電阻應(yīng)變測量時，需要評價測試數(shù)據(jù)的可信度，也就是在進(jìn)行試驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理之前，應(yīng)對試驗(yàn)中可能產(chǎn)生誤差的因素加以分析，找出誤差可能產(chǎn)生的原因和它們的規(guī)律，設(shè)法減少誤差對測試結(jié)果的影響。
（1） 誤差分析與數(shù)據(jù)修正
①導(dǎo)線電阻
由于導(dǎo)線本身存在一定的電阻，而且它和電阻片是串聯(lián)在電阻應(yīng)變儀的橋臂上，所以導(dǎo)線的電阻也是橋臂電阻的一部分，但它本身不參加變形。試件變形后的應(yīng)變，若不考慮導(dǎo)線電阻的影響時，則：
(2-2)
而實(shí)際導(dǎo)線電阻已串入橋臂上，所以試件變形后的視應(yīng)變量為：
(2-3)
式中：——試件的應(yīng)變量；
——視應(yīng)變量，即應(yīng)變讀數(shù)；
R ——電阻片的電阻值， ；
R ——試件變形引起的電阻片的電阻變化量， ；
RL——與電阻片兩頭連接的兩根導(dǎo)線的總電阻， ；
K ——電阻片的靈敏系數(shù)。
如果使用長導(dǎo)線，而精度要求較高時，則應(yīng)加以修正。為了使視應(yīng)變量與試件的真實(shí)應(yīng)變 相等，則需修正靈敏系數(shù)K值。
(2-4)
為了測試方便，如若不對靈敏系數(shù) K 值，則可修正視應(yīng)變。即由，可得 )(2-5)
②溫度
如果補(bǔ)償片及其導(dǎo)線與工作片及其導(dǎo)線在同一溫度場時，溫度的影響一般不存在。但在下述兩種情況下要考慮到溫度對于導(dǎo)線的影響。
a) 工作電阻片與補(bǔ)償片的導(dǎo)線電阻相同，但二者溫度變化不一致。例如一般在現(xiàn)場實(shí)測時，工作片的導(dǎo)線與補(bǔ)償片導(dǎo)線的走向不一致，因此它們不在同一溫度場內(nèi)。
b) 工作電阻片與補(bǔ)償電阻片不相等，但導(dǎo)線在同一溫度場內(nèi)。若兩導(dǎo)線的電阻差為 r ，則由于溫度變化引起的儀器的零點(diǎn)漂移可按下式計(jì)算：
(2-6)
式中： ——導(dǎo)線的電阻溫度系數(shù)，一般導(dǎo)線；
r——工作電阻片導(dǎo)線與補(bǔ)償電阻片導(dǎo)線的電阻差，
t ——溫度變化，℃。
長導(dǎo)線所產(chǎn)生的溫度效應(yīng)不能忽視。溫度的變化還會引起電阻片電阻絲的尺寸及電導(dǎo)率、電阻絲電阻、被測試件尺寸以及粘貼膠層性能的變化等，這些因素將會導(dǎo)致非真實(shí)試件的應(yīng)變。解決方法是使工作片與溫度補(bǔ)償片所用的導(dǎo)線長度、規(guī)格、所處環(huán)境溫度相同。
本試驗(yàn)采用 1/4 橋，并配以相應(yīng)的溫度補(bǔ)償系統(tǒng)，工作片與補(bǔ)償片使用相同長度和規(guī)格的導(dǎo)線，且使兩者基本處于同一溫度場。在實(shí)驗(yàn)室模擬現(xiàn)場進(jìn)行的溫度試驗(yàn)也證實(shí)了本試驗(yàn)系統(tǒng)受溫度影響不大，故忽略。
③靈敏系數(shù)
電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù) K 是指單位應(yīng)變所引起的應(yīng)變片阻值的相對變化。由于K值是采用抽樣標(biāo)定的，因此生產(chǎn)出的電阻片不可能每片 K 值都完全一樣。一般其標(biāo)準(zhǔn)誤差的大小與生產(chǎn)工藝是否完善、產(chǎn)品質(zhì)量是否穩(wěn)定有關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)誤差小于1%的電阻片屬于A級產(chǎn)品，其電阻片中電阻絲的形狀和尺寸的重復(fù)性好，產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定。
④應(yīng)變片粘貼方位
現(xiàn)場測量時電阻應(yīng)變片粘貼方位不準(zhǔn)確將直接影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。應(yīng)變片的粘貼方位偏差帶來的測量誤差不僅與貼片偏差角有關(guān)，而且還與預(yù)定粘貼方位與該測點(diǎn)主方向的夾角有關(guān)。在一定范圍內(nèi)，預(yù)定方位與主方向的夾角越大，貼片方位偏差造成的測量誤差也越大；當(dāng)應(yīng)變片沿主方向粘貼時，貼片方位偏差造成的測量誤差一般不大；當(dāng)應(yīng)變片與主方向夾角在臨界角方位附近，微小的偏差角也會造成很大的測量誤差，所以在此方位附近貼片時應(yīng)特別注意。
本試驗(yàn)中，應(yīng)變片貼片時，均經(jīng)過劃線定位沿主應(yīng)變方向粘貼。
⑤應(yīng)變膠粘劑及防潮劑
應(yīng)變計(jì)是通過膠粘劑與試件粘貼在一起。其應(yīng)變傳遞過程是：試件變形-膠粘劑層-應(yīng)變計(jì)基底-敏感柵（箔柵），由箔柵電阻的變化測知應(yīng)變計(jì)電阻變化，從而可知試件的受力大小。因此，膠粘劑傳遞應(yīng)變的真實(shí)程度直接影響到測試結(jié)果的可靠性。常溫條件測量結(jié)構(gòu)應(yīng)力的粘貼劑主要是能瞬間固化的 a-氰基丙烯酸酯（502 快干膠）。
本試驗(yàn)過程中，被粘物在表面處理后應(yīng)立即進(jìn)行粘結(jié)操作，同時考慮到測試環(huán)境及周期長的特點(diǎn)，在粘貼好應(yīng)變片并固化后，采用 705 密封膠、環(huán)氧樹脂再固化密封等多重防護(hù)措施對應(yīng)變片進(jìn)行了防潮防水處理，盡可能減小測試誤差。
（2） 測試數(shù)據(jù)處理與分析
將修正后的數(shù)據(jù)分別代入物理方程計(jì)算應(yīng)力。試驗(yàn)中采用直角應(yīng)變花。
主應(yīng)變：
（2-7）
主應(yīng)力：
(2-8)
式中：——第一主應(yīng)變，此處即為環(huán)向應(yīng)變；
——第二主應(yīng)變，此處即為軸向應(yīng)變；
——剪應(yīng)變；
——第一主應(yīng)力，MPa；
——第二主應(yīng)力，MPa；
E——管道彈性模量，MPa；
——泊松比。
為了不影響正常的輸氣需要，同時跟蹤測試管道系統(tǒng)八個多月的應(yīng)力變化情況，以第一次（7 月）的測試結(jié)果為參照，第二至八次（8 月至次年 2 月）測試值相對于第一次測試值反映了管道應(yīng)力在不同壓力、溫度、現(xiàn)場沉降條件下的變化情況，測試時管線壓力與溫度如表 2-2 所示，①區(qū)和⑦區(qū)的應(yīng)力測試結(jié)果分別如下表 2-3、2-4 所示。應(yīng)力變化曲線圖如圖 2-8、2-9 所示。
表 2-2 管線壓力與溫度
表 2-3 ①區(qū)應(yīng)力測試結(jié)果
表 2-4 ⑦區(qū)應(yīng)力測試結(jié)果
圖8 ①區(qū)測點(diǎn)應(yīng)力變化圖
圖9 ⑦區(qū)測點(diǎn)布置圖
由圖8、9 可知 7 個月內(nèi)管道應(yīng)力改變量的變化趨勢。①區(qū)管道應(yīng)力改變量范圍在(-5，45)MPa，⑦區(qū)管道應(yīng)力改變量范圍在(-20，20)MPa。初次測試時，時值七月，管道系統(tǒng)壓力為 5.33MPa，溫度為 30.27℃。測試期間，管道壓力較初次測試時改變量在(-0.15，0.72)MPa，溫度較初次測試時改變量在(-5.95，0.42)℃。總體來說，正常工作狀態(tài)下，閥室各點(diǎn)在測量時段時內(nèi)的應(yīng)力變化值波動范圍較小，趨于平穩(wěn)。
圖8、9 中的應(yīng)力改變量是一次應(yīng)力和二次應(yīng)力之和的改變量。該值包含了設(shè)計(jì)中無法和沒有考慮的因素，彌補(bǔ)了設(shè)計(jì)、施工和實(shí)際運(yùn)行之間的差異，真實(shí)地反映了管系的應(yīng)力改變水平，是評定管系安全性和剩余壽命估算的主要科學(xué)依據(jù)。
第3篇：電阻應(yīng)變片范文
關(guān)鍵詞：液壓支架 應(yīng)力 檢測
中圖分類號：TH237 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（b）-0064-02
Hydraulic Support Stress Detection Circuit Design
Zhang Kai
（China Inner Mongolia PingZhuang Coal Group LTD FengShuiGou Coal Mine，ChiFeng Neimenggu，024081，China）
Abstract：Analyzes the stress of hydraulic support，uses resistance strain gauge as sensor，design stress detection circuit to detect the parts of stress concentration.Shows the design of the circuit，and calculates the parameters.The output of the circuit can access to hydraulic support control system or mechanized mining control system，it can forecast and prevent of stent fracture and other serious accidents，so has value to apply.
Key Words：Hydraulic Support；Stress；Detection
液壓支架是煤礦綜合機(jī)械化采煤設(shè)備的重要組成部分，也是綜采工作面裝備中數(shù)量最大的裝備。它通過支撐和控制工作面的頂板，來控制采煤工作面礦山壓力，隔離采空區(qū)，防止矸石進(jìn)入回采工作面和推進(jìn)輸送機(jī)。液壓支架與采煤機(jī)配套使用，實(shí)現(xiàn)采煤綜合機(jī)械化，可以進(jìn)一步改善和提高采煤和運(yùn)輸設(shè)備的效能，減輕煤礦工人的勞動強(qiáng)度，最大限度保障煤礦工人的生命安全。
液壓支架按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和與圍巖的作用關(guān)系—般分為三大類支撐式、掩護(hù)式、支撐掩護(hù)式三類[1]。采面圍巖以外載的形式作用在液壓支架上，在施工中，重要的是使液壓支架的各支承件合力與頂板作用在液壓支架上的外載合力在同一直線。
本文在分析液壓支架受力模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定應(yīng)力較大的容易發(fā)生故障的點(diǎn)，設(shè)計(jì)檢測電路對這些部位進(jìn)行監(jiān)測。
1 液壓支架的故障分析
液壓支架主要由支撐框架和液壓及控制系統(tǒng)組成，承受重載和沖擊，工作環(huán)境惡劣。實(shí)踐和有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明，在生產(chǎn)過程中，大部分故障是因?yàn)楦鞣N失效引起的，導(dǎo)致液壓支架故障的主要原因有兩個：（1）人為因素及地質(zhì)條件引起；（2）機(jī)件失效而引起[1]。其中，由于承載過大或受力不均造成液壓支架某些部件斷裂，會產(chǎn)生極大危害，應(yīng)該采取有效的預(yù)防措施。
底座是液壓支架整體結(jié)構(gòu)受力最為復(fù)雜和集中的部位，由于外載的變化及地質(zhì)條件的影響，底座受力情況復(fù)雜，在工作的工程中除了支撐力，還往往受到扭轉(zhuǎn)力作用，可能產(chǎn)生裂紋及裂紋擴(kuò)展。因此，底座常常表現(xiàn)為主筋斷裂和球窩碎裂這兩種故障。
文獻(xiàn)[3]用有限元分析法對某型液壓支架進(jìn)行了受力分析，結(jié)果表明：頂梁（底座）兩端受集中載荷時，中部會有較大的變形，柱窩四周應(yīng)力較大；頂梁（底座）受扭時，載荷的同側(cè)變形不大，而另一側(cè)會發(fā)生很大變形，筋板與蓋板連接處應(yīng)力會很大，在頂梁方墊塊處受力最大[3]。
根據(jù)上述分析，對受力較大的部位進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測。
2 應(yīng)力檢測電路設(shè)計(jì)
電阻應(yīng)變計(jì)是一種用途廣泛的高精度力學(xué)傳感元件，它能把構(gòu)件表面的變形量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，其工作原理是基于金屬?dǎo)體的電阻-應(yīng)變效應(yīng)。
設(shè)一根金屬電阻絲，其材料的電阻率為ρ，原始長度為L。假設(shè)其橫截面是直徑為D的圓形，面積為A，初始時該電阻絲的電阻值為R：
（1）
在外力作用下，電阻絲會產(chǎn)生變形。
金屬絲長度的相對變化即應(yīng)變，表示為， （2）
在常溫下，許多金屬材料在一定的應(yīng)變范圍內(nèi)，電阻絲的相對電阻變化與絲的軸向長度的相對變化成正比。即：
（3）
式中，Ks為單根金屬絲的靈敏系數(shù)。根據(jù)這一規(guī)律，即可設(shè)計(jì)出將應(yīng)變信號轉(zhuǎn)換為電信號的電阻應(yīng)變計(jì)。
應(yīng)力檢測電路采用電橋，如圖1所示，其中NI是恒流源，電流I=10 mA。緩沖器、電阻應(yīng)變片RS1、RS2和內(nèi)部取樣電阻RS3、RS4組成電橋。恒流源與模擬多路開關(guān)串接后接在橋路的輸入端，在取樣電阻RS3、RS4前串接緩沖器，作用是內(nèi)半橋通過緩沖器采用恒壓驅(qū)動，恒流經(jīng)過模擬多路開關(guān)，再經(jīng)過導(dǎo)線、應(yīng)變片RS1、RS2在A、B點(diǎn)產(chǎn)生電壓，再由兩個緩沖器在D點(diǎn)產(chǎn)生電壓，VB、VD送放大器放大、濾波、AD轉(zhuǎn)換等。
由（圖1）可知：
（4）
式中，r是導(dǎo)線電阻，RS1、RS2是應(yīng)變片電阻，RS3、RS4是取樣電阻。對于公共補(bǔ)償測量，工作片RS1=R+ΔR，補(bǔ)償片R2=R。設(shè)RS3=RS4，則
對于二片測量，及半橋模式工作片RS1=R+ΔR，工作片R2=R-ΔR，有
（5）
對于四片測量，則不需加緩沖器，RS3、RS4同樣是工作片，經(jīng)簡單計(jì)算，電橋輸出
（6）
由分析可知，該電路的輸出只與激勵電流、應(yīng)變片電阻、應(yīng)變片靈敏系數(shù)及應(yīng)變值有關(guān)，與導(dǎo)線電阻無關(guān)，也與模擬多路開關(guān)導(dǎo)通電阻無關(guān)。同時，對于大應(yīng)變測量，該橋路也沒有非線性，精度高。
由當(dāng)即滿負(fù)載時，
mV
采用儀表放大器AD623，供電電壓5 V，參考電壓基準(zhǔn)REF=2.5 V。選擇放大倍數(shù)120倍，將±20 mV的電橋輸出差模電壓動態(tài)范圍可放大至0.1～4.9 V。
電橋的兩個端點(diǎn)分別接到AD623的正負(fù)電壓輸入端進(jìn)行差分放大，放大倍數(shù)由電阻值設(shè)定，其增益計(jì)算公式為
（7）
電阻值為840Ω，放大倍數(shù)為120倍。
電橋輸出的信號經(jīng)差分放大后被送入低通濾波單元，選擇二階有源低通濾波網(wǎng)絡(luò)，由于電阻應(yīng)變片用于靜態(tài)測量，信號頻率很低，故選擇截止頻率
Hz
經(jīng)放大濾波后的信號即可作為普通模擬量信號接入現(xiàn)有的液壓支架控制系統(tǒng)[4]。
3 AD轉(zhuǎn)換
當(dāng)應(yīng)力檢測點(diǎn)比較多時，控制系統(tǒng)模擬量輸入的成本較高。為降低成本，可以把前述檢測信號，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量處理。
根據(jù)前面計(jì)算和系統(tǒng)要求，選用的AD轉(zhuǎn)換器至少有0.16 mV的分辨率，若以5 V供電，則AD轉(zhuǎn)換器為15位即可滿足分辨率要求。本設(shè)計(jì)選用16位AD轉(zhuǎn)換器ADS7807。ADS7807采用單5 V電壓供電，是一款低功率16位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，帶有采樣保持、時鐘、內(nèi)部參考電壓和并行串行微處理器接口。ADS7807的最大轉(zhuǎn)換時間為2.5μs，誤差±1.5LSB。ADS7807可以提供工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的-10～10 V，0～5 V和0～4 V三種滿量程范圍，使用靈活方便[5]。
根據(jù)檢測電路的計(jì)算，應(yīng)選擇0～5 V輸入電壓范圍，并行總線輸出數(shù)據(jù)，內(nèi)部時鐘模式，參考電壓選擇電橋的參考電壓，以減少誤差。
ADS7807的轉(zhuǎn)換通過管腳CS和RC實(shí)現(xiàn)的。CS和RC同時保持低狀態(tài)至少40 ns，ADS7807進(jìn)入保持狀態(tài)并開始轉(zhuǎn)換，BUSY腳變低直到轉(zhuǎn)換結(jié)束，這時內(nèi)部輸出寄存器的值被更新。因此通過查詢BUSY管腳的狀態(tài)就可以知道轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，進(jìn)而進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。當(dāng)與BYTE為低時，數(shù)據(jù)線是轉(zhuǎn)換結(jié)果的高8位，當(dāng)BYTE為高時，數(shù)據(jù)線出現(xiàn)轉(zhuǎn)換結(jié)果的低8位。通過兩次讀取就可得到轉(zhuǎn)化的16位數(shù)據(jù)[6]。
綜上所述，通過恒流電橋的作用，電阻應(yīng)變片電阻的變化轉(zhuǎn)化為電橋輸出的變化，再經(jīng)過放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換，變?yōu)榭杀惶幚淼臄?shù)字信號。
ADS7807與51系列單片機(jī)的連接如（圖2）所示。
4 結(jié)語
本文設(shè)計(jì)了液壓支架應(yīng)力檢測電路，可對液壓支架應(yīng)力集中、容易損壞的部位進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，對這類故障進(jìn)行預(yù)報和預(yù)警，對采掘工作人員的安全保護(hù)都很有意義。實(shí)驗(yàn)證明，該電路的精確性和穩(wěn)定性能夠適應(yīng)井下生產(chǎn)環(huán)境，滿足生產(chǎn)需要。
參考文獻(xiàn)
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第4篇：電阻應(yīng)變片范文
關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)試驗(yàn)；靜態(tài)電阻應(yīng)變儀；等強(qiáng)度梁；橋路；本科教學(xué)
中圖分類號：TU37；G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）48-0215-02
《建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，單純的理論教學(xué)過于抽象，給學(xué)生理解和本科教學(xué)帶來了困難，理論教學(xué)應(yīng)圍繞具體試驗(yàn)操作展開[1-3]。本文結(jié)合本科教學(xué)中的個人體會，以靜態(tài)電阻應(yīng)變儀操作試驗(yàn)為例，從試驗(yàn)?zāi)康摹⒃囼?yàn)設(shè)備、試驗(yàn)原理、試驗(yàn)步驟及試驗(yàn)報告五個方面，指出教學(xué)中具體應(yīng)講解的重點(diǎn)，為本科教學(xué)提供參考。
一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>
首先要強(qiáng)調(diào)試驗(yàn)的五個主要目的，包括：①熟悉靜態(tài)應(yīng)變儀的操作方法。②掌握靜態(tài)電阻應(yīng)變儀測量的基本原理。③學(xué)會電阻應(yīng)變片作半橋及全橋測量的接線方法。④掌握等強(qiáng)度梁的受力特征。⑤掌握應(yīng)變數(shù)據(jù)的處理方法。
二、試驗(yàn)設(shè)備
1.應(yīng)變測試系統(tǒng)：教學(xué)中可采用學(xué)生實(shí)驗(yàn)用靜態(tài)應(yīng)變儀，如東華DH3818，其主要特點(diǎn)是直流供電，自動平衡，LED數(shù)碼管顯示應(yīng)變值，操作簡單便于學(xué)生掌握。
2.等強(qiáng)度梁：教學(xué)中應(yīng)分析等強(qiáng)度梁的受力特征，讓學(xué)生掌握等強(qiáng)度梁的理論計(jì)算方法。
三、試驗(yàn)原理
試驗(yàn)原理的教學(xué)主要是講解清楚電阻應(yīng)變片采用不同橋路時的工作原理及其接線方法。具體教學(xué)時，可分為半橋接線與全橋接線兩種情況，總結(jié)如下：靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的讀數(shù)ε儀與各橋臂應(yīng)變片的應(yīng)變值εi有下列關(guān)系：ε儀=（ε1-ε2+ε3-ε4） （1）。
式中ε1、ε2、ε3、ε4分別為各橋臂上應(yīng)變片的應(yīng)變值。
（一）半橋接線方法
1.半橋單補(bǔ)接線方法：如果應(yīng)變片R1接于應(yīng)變儀AB接線柱，溫度補(bǔ)償應(yīng)變片R2接于BC接線柱，則構(gòu)成外半橋，見圖1（a）。另外，內(nèi)半橋由應(yīng)變儀內(nèi)部兩個無感繞線電阻構(gòu)成。應(yīng)變儀讀出的應(yīng)變值為：ε儀=ε1 （2）
2.半橋互補(bǔ)接線方法：若梁上同一截面處的壓區(qū)和拉區(qū)分別貼應(yīng)變片R1和R2，接于AB和BC接線柱，則構(gòu)成半橋，見圖1（b），兩電阻應(yīng)變片既屬測量片又互為補(bǔ)償，應(yīng)變儀讀出應(yīng)變值為：ε儀=ε1-ε2 （3），又因ε1=-ε2，所以有ε儀=2ε1 （4）
（二）全橋接線與測量
1.全橋單補(bǔ)接線方法。如果梁上同一截面的拉區(qū)貼片R1、R3接于AB、CD接線柱，溫度補(bǔ)償應(yīng)變片R2、R4接于接線柱BC、DA，構(gòu)成全橋，見圖2（a）。應(yīng)變儀讀出應(yīng)變值為：ε儀=ε1+ε3 （5），因ε1=ε3，故有ε儀=2ε1 （6）
2.全橋互補(bǔ)接線方法。若梁上同一截面的拉區(qū)應(yīng)變片R1、R3仍接于AB和CD接線柱，而壓區(qū)貼應(yīng)變片R2、R4，并接于BC和DA接線柱組成全橋，見圖2（b），則應(yīng)變儀讀出應(yīng)變值為：ε儀=ε1-ε2+ε3-ε4 （7），因ε1=ε3=-ε2=-ε1，故有ε儀=4ε1 （8）
四、試驗(yàn)步驟
主要區(qū)分預(yù)加載與正式加載兩個步驟。關(guān)鍵是通過預(yù)加載檢查和調(diào)試儀表和裝置，通過正式加載觀察相同荷載情況下應(yīng)變儀讀數(shù)與不同橋路的關(guān)系。
五、試驗(yàn)報告
根據(jù)筆者多年的教學(xué)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對于應(yīng)變數(shù)據(jù)的處理學(xué)生存在較大問題，為此教學(xué)中應(yīng)著重講解應(yīng)變原始數(shù)據(jù)的處理方法[4]。試驗(yàn)報告應(yīng)著重分析以下三方面的內(nèi)容：（1）按試驗(yàn)要求整理出各種應(yīng)變測量數(shù)據(jù)，并作應(yīng)變儀按半橋和全橋接線測量的比較。（2）討論不同橋路接法的優(yōu)缺點(diǎn)和使用條件。（3）根據(jù)等強(qiáng)度梁的參數(shù)和支承條件做出理論計(jì)算，對比分析理論計(jì)算值與實(shí)測值的差異。
通過以上分析可知，在實(shí)際教學(xué)當(dāng)中，理論教學(xué)應(yīng)圍繞具體試驗(yàn)操作展開，讓學(xué)生能全面、準(zhǔn)確地理解建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中的試驗(yàn)原理和試驗(yàn)方法，提高試驗(yàn)操作的動手能力。
參考文獻(xiàn)：
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第5篇：電阻應(yīng)變片范文
【關(guān)鍵詞】應(yīng)變檢測；工程應(yīng)用
中圖分類號：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
一、前言
力學(xué)中的應(yīng)變檢測法是對工程結(jié)構(gòu)形變的有效檢測方法，能夠隨時獲取信息，保證施工安全。
二、關(guān)于應(yīng)變測量方法
應(yīng)變是力學(xué)中的和結(jié)構(gòu)變形有關(guān)的重要概念,應(yīng)變片是利用電阻感應(yīng)現(xiàn)象制造的對應(yīng)變能靈敏感應(yīng)的儀器,應(yīng)變片的種類有應(yīng)變片、十字應(yīng)變片、應(yīng)變花等。應(yīng)變的測量有一般抗力測量、復(fù)合抗力測量、靜應(yīng)變測量、動應(yīng)變測量等各種各樣的測量。目前,由于制造水平和測量技術(shù)的提高,應(yīng)變測量法將在工程中廣泛使用。
1、電阻應(yīng)變片的基本工作原理:電阻應(yīng)變片的工作原理是基于導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng),也就是利用導(dǎo)體的電阻隨機(jī)械變形而變化的物理現(xiàn)象。
由物理學(xué)知,金屬導(dǎo)線的電阻R與導(dǎo)線的長度L,截面積S及電阻率之間的關(guān)系:R/R/=//+(1+2)=K_測得R/R就可以求得平均應(yīng)變。
2、各種應(yīng)變片及其選用:在使用中,要求測應(yīng)變電阻絲周圍的粘貼劑能把電阻絲粘得非常牢固,以保證應(yīng)變的傳遞。絲繞式應(yīng)變片由于價廉,使用方便,能滿足一般測試要求,因而在早期被廣泛采用。短接式和印刷式應(yīng)變片具有精度高,橫向效應(yīng)小的特點(diǎn)。此外,尚有溫度自補(bǔ)償應(yīng)變片,聚酰亞胺基底應(yīng)變片。特殊應(yīng)變片有:大變形應(yīng)變片(塑性應(yīng)變片),高、底溫應(yīng)變片,裂紋應(yīng)變片,半導(dǎo)體應(yīng)變片。
3、應(yīng)變片靈敏系數(shù)的測定:前面靈敏系數(shù)k是單根電阻絲,對于縱向有數(shù)根的電阻應(yīng)變片,k與k_是不同的。
4、靜態(tài)應(yīng)變測量:如果測點(diǎn)主應(yīng)變方向已知,或者只要求測量某一給定方向的應(yīng)變。在這種情況下,我們只需要沿主應(yīng)變方向或給定的方向粘貼應(yīng)變片(工作應(yīng)變片)即可。(溫度補(bǔ)償片另行適當(dāng)安排)應(yīng)變片感受的應(yīng)變通過應(yīng)變儀而測得,測點(diǎn)的應(yīng)力就可通過虎克算出。為了取得良好的測量結(jié)果,一般還必須根據(jù)荷載種類和橋路特性對應(yīng)變片在被測物上的粘貼位置和橋路中的接線方式進(jìn)行適當(dāng)考慮。
如果測點(diǎn)主應(yīng)變方向未知,在這種情況下,我們通常用貼在同一測點(diǎn)的幾個方向不同的應(yīng)變片構(gòu)成的所謂應(yīng)變花(應(yīng)變叢)給出該點(diǎn)幾個方向的線應(yīng)變,經(jīng)過計(jì)算和圖介求出主應(yīng)變大小和方向,并進(jìn)而取得主應(yīng)力大小和方向。
三、應(yīng)變檢測法的測量
1、單軸向拉伸:電阻應(yīng)變片布置方式沿縱向,將工作片R1貼在桿件上,與工作片相同的應(yīng)變片R2貼在與桿件相同的材料上作為溫度補(bǔ)償片。(即所謂半橋接法)當(dāng)二者處在同一溫度場時,若因溫度變化而引起的電阻改變?yōu)?R1T=R2T因應(yīng)變而引起的電阻改變?yōu)?R1=KR1,R2=0。
2、彎曲:由材料力學(xué)知,截面形狀對稱于中性軸的受彎梁,在對稱于中性軸的部位其應(yīng)變等值反號,采用適當(dāng)?shù)姆椒ú贾脩?yīng)變片,可使應(yīng)變讀數(shù)加倍,應(yīng)變儀讀數(shù)EM=2E。
3、復(fù)合抗力下某應(yīng)變成分的測量
在實(shí)際測量中,桿件往往處在比較復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下。如軸可能同時受拉壓,彎曲和扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用。有時需要把這些因素所引起的應(yīng)變分開測量,這可以利用電橋特性適當(dāng)布置應(yīng)變片而達(dá)到我們的目的。
4、多點(diǎn)測量
實(shí)際測量中需要測量的點(diǎn)往往很多,數(shù)十點(diǎn)甚至上百點(diǎn),需要測量的應(yīng)變片則更多,不可能每個測點(diǎn)用一臺應(yīng)變儀或者每測完一點(diǎn)重新?lián)Q接線一次。實(shí)際上是采用多點(diǎn)接線箱或預(yù)調(diào)平衡箱,使各點(diǎn)的應(yīng)變片依次接入應(yīng)變儀,順序測量各點(diǎn)的應(yīng)變。能夠這樣做,當(dāng)然要被測物所受荷載與時間無關(guān)(即靜載或穩(wěn)定的周期性載荷)。
5、動態(tài)應(yīng)變測量
動態(tài)應(yīng)變是指應(yīng)變隨時間而變化的情況。動態(tài)應(yīng)變有周期性,非周期性,隨機(jī)動態(tài)應(yīng)變?nèi)N情況目前,常用的動態(tài)應(yīng)變測量的記錄和顯示裝置是:光線示波器;電子示波器;紙筆式記錄器;磁帶式記錄器。
四、應(yīng)變檢測法在工程實(shí)際中的應(yīng)用
某站位于河北某工地，本站使用高應(yīng)變和靜載相結(jié)合的方法對此工地的全盤樁基進(jìn)行檢測。在高應(yīng)變檢測其中一座建物的8#樁時出現(xiàn)了數(shù)據(jù)異常，其數(shù)據(jù)曲線見圖1，用波形擬合法進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，擬合參數(shù)見附件1，擬合結(jié)果圖形見圖2，經(jīng)過擬合分析，得出8#樁的極限承載力為2338kN。然后再對該8#樁進(jìn)行靜載荷實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)Q－S曲線見圖3，通過Q－S曲線圖可近似確定在沉降值為4cm時對應(yīng)的力值約為2250kN，最終極限承載力取值為2160kN。兩種檢測方法得出結(jié)果十分接近，因此證明了高應(yīng)變檢測方法具有相當(dāng)?shù)目尚哦群蜏?zhǔn)確性。
圖1單樁豎向靜載試驗(yàn)匯總表
圖2擬合結(jié)果圖
圖3Q－S曲線圖
1、高應(yīng)變檢測方法簡介
經(jīng)過幾十年的發(fā)展，許多學(xué)者提出了很多不同的高應(yīng)變確定基樁承載力的方法。主要有以下幾種：
（1）波動方程法
波動方程法即史密斯于1960年所提出的方法，在“打樁分析的波動方程法”這一著名的論文中，他對錘――樁――土體系提出了用一系列質(zhì)量塊、彈簧和阻尼器組成的離散化計(jì)算模型，以錘心初速度作為邊界條件，然后利用差分程序編程計(jì)算，求出了精確的數(shù)值解。由于波動方程法便于計(jì)算機(jī)編程處理，因此現(xiàn)有的基樁高應(yīng)變動測技術(shù)基本上都是采用該方法為基礎(chǔ)。
（2）Case法
Case法是一種簡化分析方法，通過列一些假設(shè)條件獲得一維波動方程的一個封閉接，建立了土阻力和樁頂波之間的一個簡單關(guān)系，進(jìn)而求得基樁極限承載力與樁頂所測得的壓力和質(zhì)點(diǎn)速度值的關(guān)系。
（3）波形擬合法
雖然Case法具有簡單易用的特點(diǎn)，但也具有一定的理論缺陷。波形擬合采用數(shù)值試算的方法，有效地克服了Case法的缺陷。其基本思路是：在錘擊過程中，可以得到兩組實(shí)測曲線，即力和速度隨時間變化曲線。利用其中一組曲線并對樁身阻抗、土阻力及其他所有樁土作假定來推求另一組曲線值，利用推求值與另一組實(shí)測曲線值對比。若不滿足則調(diào)整假設(shè)值繼續(xù)試算，直到計(jì)算值與實(shí)測值相符合，此時的樁土參數(shù)即為實(shí)際的樁土參數(shù)值。該方法充分利用了動測過程中所測得的實(shí)測值，輔以計(jì)算機(jī)試算能夠有效地確定基樁承載力。
在以上的3種高應(yīng)變承載力確定方法中，我們認(rèn)為波形擬合法具有較高的準(zhǔn)確性和可信度。多年來，我站一直采用波形擬合法對基樁高應(yīng)變檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，經(jīng)過大量的試驗(yàn)及動靜對比（即同一基樁用高應(yīng)變檢測后再用靜載荷進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證的方法），我們認(rèn)為：波形擬合法是一種較為成熟的承載力確定方法，具有較高的準(zhǔn)確性和可信度。
2、基樁高應(yīng)變檢測法的注意點(diǎn)
（1）錘擊能量的選擇
錘擊能量的選擇應(yīng)以高應(yīng)變檢測的目的為原則。高應(yīng)變檢測的目的是為了確定基樁承載力，即土對樁的靜阻力。土對樁的靜阻力與樁土位移有關(guān)，而動阻力與樁土速度有關(guān)。樁頭作用的沖擊荷載不可避免地使得樁身產(chǎn)生速度，從而產(chǎn)生動阻力，雖然動阻力可以利用樁身速度近似計(jì)算得出，但計(jì)算誤差是不可避免的，且速度越大計(jì)算誤差越大。所以在錘擊能量選擇時，既要使樁土產(chǎn)生足夠大的位移，又要盡量避免樁土速度的產(chǎn)生。一般在樁身阻力較小的情況下，采用樁極限承載力的1%的錘重即可使土的阻力發(fā)揮。在樁的阻抗較大情況下，樁的位移明顯變小，對土阻力的發(fā)揮不利，應(yīng)適當(dāng)增加錘重。
（2）原始材料收集
準(zhǔn)確的地質(zhì)條件和樁長資料是影響高應(yīng)變檢測準(zhǔn)確度的關(guān)鍵因素。在使用Case法進(jìn)行檢測時的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)Jc與地質(zhì)條件直接相關(guān)，若地質(zhì)資料不完全準(zhǔn)確，必然會導(dǎo)致檢測產(chǎn)生較大誤差；而在使用實(shí)測曲線擬合法時也需先假設(shè)樁土參數(shù)進(jìn)行試算，仔細(xì)分析地質(zhì)資料能夠避免盲目試算。樁長資料則是確定樁體波速的先決條件，若樁長不知，檢測則有失敗的可能。但在分析計(jì)算中，所有參考資料決不可與實(shí)測數(shù)據(jù)相提并論，資料缺乏或不準(zhǔn)確時應(yīng)從實(shí)測數(shù)據(jù)中分析結(jié)果，決不可單憑參考資料來分析試樁情況，應(yīng)掌握“已經(jīng)核查無誤的實(shí)測數(shù)據(jù)為準(zhǔn)”的原則。
（3）檢測時間選擇
樁體施工將對樁周土產(chǎn)生一定程度地?cái)_動，使得樁周土強(qiáng)度降低，從而導(dǎo)致整個樁――土體系的承載力下降。但隨著時間的推移，樁周土體強(qiáng)度增加，使得基樁承載力隨之提高。而且混凝土樁體強(qiáng)度也是隨著時間而增加的。如果測試時間選擇過早，則容易低估基樁承載力，造成檢測的失誤。
（4）傳感器安裝
傳感器安裝的好壞直接影響到數(shù)據(jù)的采集質(zhì)量，傳感器與樁身貼得越緊，安裝剛度越大，測試效果越好。同時為了消除偏心的影響，所有傳感器必須在樁身同一截面的對稱面上成對安裝，以保證兩者的平均值能消除任何方向的偏心彎矩。
（5）樁頭處理
樁頭直接承受和傳遞沖擊荷載，在錘擊能量較大時，必須配置適當(dāng)?shù)臉秹|（常用膠合板、干燥軟木板等作為樁墊），樁墊不但可以緩沖沖擊能量，適當(dāng)延長荷載作用時間，而且能夠使樁頭受力均勻，符合理論計(jì)算中的邊界條件。也可以在去除樁頭薄弱段后，另外澆制一個接長段來承受沖擊荷載，需注意的是，接長段的阻抗需與原樁基本相同，否則會在連接處產(chǎn)生明顯反射，影響檢測；接長段的長度應(yīng)該控制在2倍～2.5倍樁徑，以便于傳感器的安裝。
結(jié)束語
盡管應(yīng)變檢測法具有顯著的作用，但還是需要在實(shí)際的施工中大膽應(yīng)用，要大力推廣此項(xiàng)技術(shù)，就要有精密儀器設(shè)備作為保證，同時還要有高水平的操作人員，只有這樣，才能加快應(yīng)變檢測法的應(yīng)用和推廣。
參考文獻(xiàn)
第6篇：電阻應(yīng)變片范文
關(guān)鍵詞：電阻應(yīng)變片壓力傳感器
Abstract： The resistance strain gauge pressure sensor in practical engineering broader XTR106 chip design low-power， low-drift， low offset adjustable gain nonlinear strain gauge pressure sensor transmitter circuit this article.
Keywords： resistance strain gauge pressure sensor
1.引言
傳感器的應(yīng)用遍及軍事、科研、工業(yè)、商業(yè)、交通、環(huán)保、醫(yī)療、衛(wèi)生、氣象、海洋、航空、家用電器等各個領(lǐng)域和部門。它是生產(chǎn)自動化、科學(xué)測試、計(jì)量核算、檢測診斷等系統(tǒng)中不可缺少的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。今天，很難找到一個科學(xué)領(lǐng)域或產(chǎn)業(yè)部門，能夠完全脫離傳感器而存在。
由于傳感器的使用，使生產(chǎn)過程的控制和產(chǎn)品性能的檢測才有保證。所以它是提高產(chǎn)品競爭力的強(qiáng)有力手段，是獲取經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。
傳感器是將能夠感受到的被測量按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，其中敏感元件是指傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測量（輸入量）的部分；轉(zhuǎn)換元件是指傳感器中能將敏感元件感受的或響應(yīng)的被探測量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測量的電信號的部分。
傳感器種類繁多，有不同的分類方式，按檢測功能可分為溫度、壓力、濕度、流量、速度、加速度、磁場、光通量等，其最常用的是溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器。
2.應(yīng)變片基本結(jié)構(gòu)
應(yīng)變片基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，幾十年來這種構(gòu)造幾乎沒有發(fā)生過原理性的變化。
一般用粘合劑將應(yīng)變片貼在待測物體上， 壓阻式傳感器通常有四個應(yīng)變片組成惠斯頓電橋，將應(yīng)變引起的電阻變化變換成電壓變化。
3.變送電路的設(shè)計(jì)
在傳感信號的處理中，由于信號十分微弱（mV）級，所以電路的設(shè)計(jì)對整個變送器的性能十分重要。變送電路設(shè)計(jì)如圖2所示，采用單片集成電路、兩線制、DC24V供電、4～20mA輸出方式。
圖2變送電路原理圖
（1）放大器要有低功耗、低漂移、低失調(diào)、增益線性好的特點(diǎn)，才能對傳感器的微弱信號進(jìn)行不失真的放大，保證測量數(shù)據(jù)的精確。因此選用了XTR106作為該變送器的直流放大器。
（2）整個電路由+24V電壓供電（通常有二次儀表提供），同時利用二極管的單向?qū)щ娦裕谳斎腚娐分薪尤攵O管D1以防止電源反接而損壞元件。
（3）電容C2、C3的阻值均為0.01μF，是傳感器抗高頻干擾電容，用以改善電路的抗高頻干擾性能。
（4）傳感器的輸出電壓很小，且在沒有外加壓力的時候，電橋間也有可能存在不平衡，所以設(shè)計(jì)調(diào)零電阻Rz，使零負(fù)荷時輸出為4mA。
（5）Rs為滿度可調(diào)電阻，使?jié)M負(fù)荷時輸出為20mA。
（6）R3為非線性補(bǔ)償電阻，K1為正或負(fù)非線性選擇開關(guān)。
第7篇：電阻應(yīng)變片范文
關(guān)鍵詞：STC89C52；電阻應(yīng)變壓力傳感器；24位AD轉(zhuǎn)換；硬幣分揀
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.23.119
1 引言
硬幣以其成本低，流通次數(shù)多、耐磨損、易回收等無可替代的優(yōu)勢將占領(lǐng)小面額貨幣市場是大勢所趨。在目前國內(nèi)的小面值貨幣流通的領(lǐng)域，硬幣分揀大多為人工操作，生產(chǎn)率低，浪費(fèi)勞動成本。部分采用機(jī)械式硬幣分揀系統(tǒng)，具有系統(tǒng)體積龐大，成本高的缺點(diǎn)。
本文旨在設(shè)計(jì)以STC89C52單片機(jī)為核心的電子式金屬硬幣分揀裝置能夠快速清分不同種類的金屬硬幣，通過 LCD顯示硬幣種類數(shù)量，同時加入了語音播報功能，使得系統(tǒng)的具有智能化、人性化的特色。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
由于各個金屬硬幣重量不同（1角硬幣3.2克，5角硬幣3.8克，1元硬幣6.1克），故系統(tǒng)使用電阻應(yīng)變壓力傳感器，對于不同的硬幣數(shù)值通過HX711芯片將動態(tài)變化的阻值進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，然后驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂相應(yīng)的角度，并通過電磁鐵吸合金屬硬幣至指定出口槽，并通過LCD12864顯示硬幣類型及數(shù)量，以及語音播報。系統(tǒng)方案框圖如1：
3 系統(tǒng)電路說明
（1）壓力傳感器及24位AD：壓力傳感器采用高精度電阻應(yīng)變式壓力傳感器（750g），其主要由彈性體、電阻應(yīng)變片電纜線等組成，內(nèi)部線路采用惠更斯電橋，當(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時，電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）受到拉伸或壓縮應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。?，從而使電橋失去平衡，產(chǎn)生相應(yīng)的差動信號，通過HX711芯片（24位AD）可以獲得精度在0.1g的重量數(shù)值。為了盡量避免外界電磁干擾對24位AD轉(zhuǎn)換數(shù)值的影響，選擇帶金屬屏蔽罩的HX711芯片，實(shí)測情況良好。
（2）STC89C52單片機(jī)：該單片機(jī)是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線， 3個16 位定時器/計(jì)數(shù)器，5個中斷源，1個全雙工串行口，為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。
（3）步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動器：采用兩相四線42步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動電壓12V，電流2A。采用THB6128步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，可以很方便實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)、以及調(diào)速控制。通過撥碼開關(guān)可以靈活調(diào)節(jié)細(xì)分?jǐn)?shù)（8檔）控制以及電機(jī)電流（6檔）控制，使電機(jī)轉(zhuǎn)動平穩(wěn)、噪音小、震動小。
（4）藍(lán)馬語音模塊：對分揀結(jié)果實(shí)現(xiàn)語音播報功能。
（5）電磁鐵：與步進(jìn)電機(jī)連接的機(jī)械臂連接，用于吸合金屬硬幣，旋轉(zhuǎn)一定角度至指定金屬幣槽。電磁鐵通過繼電器控制其導(dǎo)通與關(guān)閉。
（6）LCD12864：4行字符液晶，可以顯示漢字，帶字庫，用于顯示分揀結(jié)果，包括幣種、數(shù)量等信息?？傠娐穲D如2：
隨機(jī)選擇多枚1角、5角、1元硬幣測量， 其結(jié)果如下：單種硬幣測量：每種測量5次，每次20枚，共100枚，準(zhǔn)確率100%；混合硬幣測量：每種測量5次，每次20枚，共100枚，準(zhǔn)確率99%，優(yōu)化算法，可以達(dá)到99.9%以上。
4 結(jié)束語
本文所設(shè)計(jì)的電子式硬幣分揀裝置，摒棄傳統(tǒng)的手工硬幣分揀或機(jī)械式分揀，結(jié)合電阻應(yīng)變壓力傳感器、24位AD轉(zhuǎn)換器、步進(jìn)電機(jī)、電磁鐵等結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電子分揀硬幣，具有體積小，識別速度快，識別率高等優(yōu)點(diǎn)。同時具有分揀結(jié)果LCD顯示、語音播報等實(shí)用功能，具有一定的市場應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)：
[1]張毅剛.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2011.
[2]單成祥.傳感器理論設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及其應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2010.
第8篇：電阻應(yīng)變片范文
[關(guān)鍵詞]復(fù)合樹脂傳感元件壓阻效應(yīng)
一、材料特性及制做工藝
環(huán)氧樹脂和固化劑是由廣州市東方化工實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的E-44環(huán)氧樹脂和EP-型固化劑。納米碳黑為山東淄博華光化工廠生產(chǎn)的HG-IP(黑色粉末),粒徑為33nm,氮吸附比表面積為1056m??2/g,比電阻為0.22o.cm復(fù)合樹脂的制作過程:第一步,將長為200mm的Ф14的光圓鋼筋表面打磨光滑,用無水乙醇進(jìn)行表面清理,干燥后,將其表面涂上一薄層環(huán)氧樹脂(加入50%固化劑攪拌均勻的樹脂)約0.2-0.5mm,確保鋼筋與復(fù)合樹脂絕緣。并在鋼筋表面貼上箔式應(yīng)變片,型號為:BX120-3AA,浙江黃巖測試儀器廠,等固化一天。
第二步,稱取一定配比的環(huán)氧樹脂和固化劑,攪拌均勻,加入稀釋劑和增粘劑,攪拌幾分鐘,再一點(diǎn)點(diǎn)兒的加入納米碳黑,由于納米碳黑質(zhì)輕,易團(tuán)聚,不易攪拌,加入時要分若干次加,每次確定已充分?jǐn)嚢韬?再加料。第三步,在鋼筋中段長2.5cm的范圍內(nèi)涂上攪拌充分的復(fù)合樹脂,厚度適當(dāng),取約1mm為宜。讓后纏繞銅絲導(dǎo)線,四根,內(nèi)側(cè)兩個相距1cm,外側(cè)兩個相距2cm,最后在復(fù)合樹脂外層纏繞塑料薄膜,待其固化。
二、試驗(yàn)方法及過程
復(fù)合樹脂材料固化3天后測電阻極化曲線,固化7天時測壓阻效應(yīng)。試驗(yàn)中所采用的電阻測試方法為四電極法,電阻測量儀器為AgilentCo.Ltd生產(chǎn)的HP34401A數(shù)字萬用表。加載設(shè)備為SANS公司生產(chǎn)的CMT5105型微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)。在測試加拉力之前,先把試件的四個電極與萬用表相接,并用數(shù)據(jù)線把萬用表與計(jì)算機(jī)聯(lián)通,然后測量零載時的電組。當(dāng)顯示的測量電阻達(dá)到穩(wěn)定時再進(jìn)行壓阻性試驗(yàn)。加拉力時以0.5mm/min的速度對試件進(jìn)行軸向拉伸,并通過計(jì)算機(jī)實(shí)時采集電阻,拉力與應(yīng)變。
三、試驗(yàn)結(jié)果與分析
作為機(jī)敏材料涂層,厚度是個不可忽視的因素,相同導(dǎo)電材料摻量攪拌均勻的復(fù)合樹脂,不同的厚度電阻差別將很大,本文取B1組進(jìn)行了研究,分三個厚度:0.5mm,1mm,1.5mm,每個厚度三個試件,復(fù)合樹脂涂層的導(dǎo)電性能在相同的配合比時,隨著厚度的不同也有較大的差異,涂層比較薄時,電阻較大,隨著涂層厚度的增加,電阻逐漸減小,這是由于涂層內(nèi)部導(dǎo)電路徑隨著厚度的變化而發(fā)生改變引起的,環(huán)氧樹脂是一種熱固性材料,本身是不導(dǎo)電的,在固化劑的作用下,形成空間聚合物結(jié)構(gòu),納米碳黑的加入,由于納米材料的導(dǎo)電性,使聚合物的電導(dǎo)能力增大,同樣配合比的復(fù)合樹脂,內(nèi)部的導(dǎo)電通道隨著厚度的增加而增多,減少而減少,這是電阻隨厚度的減小而遞增的原因。考慮使用過程中的問題,如果樹脂涂層太厚,不容易涂抹均勻,用到結(jié)構(gòu)中后引起的缺陷較大,應(yīng)力集中嚴(yán)重。取約1mm的厚度為宜。
環(huán)氧樹脂的性質(zhì)很大程度上與固化劑有關(guān),固化劑的摻量的多少,對復(fù)合樹脂的電阻值有很大的影響,同時也會影響到復(fù)合樹脂的滲流曲線,固化劑占環(huán)氧樹脂的百分比分別為:25%,50%,75%。隨著固化劑的含量的減少,電阻整體下降明顯,特別是納米摻量比較低時,電阻值顯數(shù)量級低減,隨著納米碳黑摻量的增加,這種差異性越來越小,因?yàn)殡S著納米材料的增多,內(nèi)部導(dǎo)電通導(dǎo)的密度增大,固化劑的增多或減少只改變內(nèi)部電路的相對數(shù)量,對導(dǎo)電通路的影響減小。
復(fù)合樹脂涂層的壓阻效應(yīng)試驗(yàn)中取固化劑含量分別為25%和50%的兩組來進(jìn)行。納米含量為15%的復(fù)合樹脂的壓阻效應(yīng)很差,取20%,22.5%,25%,27.5%來研究其機(jī)敏性。采用循環(huán)加載,最大加載值分別取30KN、40KN。每個等級加載五個循環(huán)。鋼筋為HPB235鋼筋,直徑為14mm,可以計(jì)算得其屈服強(qiáng)度f??y=32.31KN。加載跨彈性、塑性兩個階段。R0為初始相對穩(wěn)定電阻值,試驗(yàn)得到兩組復(fù)合樹脂七天時的壓阻曲線圖。
第一組,固化劑與環(huán)氧樹脂之比為0.25:1,從四個不同納米百分比的復(fù)合樹脂涂層的機(jī)敏特性曲線圖中,我們可以看到,在等幅荷載的循環(huán)作用下,復(fù)合樹脂的壓阻曲線和應(yīng)力應(yīng)變曲線之間存在良好的映射關(guān)系,隨著鋼筋應(yīng)力的增大,電阻變化率近似線性變化,在四個不同百分比納米摻量的復(fù)合樹脂中,納米微粒含量為20%和22.5%的兩組曲線比25%和27.5%的兩組曲線線性變化更明顯些。隨著納米碳黑含量的增加,電阻變化率的線性變化稍差。
第二組,固化劑與環(huán)氧樹脂之比為0.5:1,從四個不同納米百分比構(gòu)件的壓阻性測試結(jié)果曲線圖中,我們可以看出,本組中納米微粒含量為20%的復(fù)合樹脂機(jī)敏性變得不穩(wěn)定,在循環(huán)加載的過程中,電阻變化率曲線開始出現(xiàn)有較大的非線性,22.5%組仍然表現(xiàn)出良好的線性映射關(guān)系,25%、27.5%組隨著循環(huán)加卸載電阻率曲線表現(xiàn)也不太穩(wěn)定,線性映射關(guān)系變差。
四、結(jié)論
1.隨著環(huán)氧與固化劑比例的調(diào)整,電阻顯規(guī)律性的變化,固化劑的含量越大,相同納米碳黑摻量的復(fù)合樹脂電阻就越大,復(fù)合樹脂的電阻隨固化劑的減少而減小,當(dāng)環(huán)氧樹脂與固化劑的比例固定時,電阻的變化隨納米碳黑的摻量的增加而減小,由于制作工藝的限制及材料性質(zhì)的特征知即使同一個配比的復(fù)合樹脂,電阻值也存在一定的離散性。
2.機(jī)敏性的表現(xiàn)也隨固化劑與環(huán)氧樹脂的百分比及納米碳黑的摻量顯規(guī)律性的變化,在兩個應(yīng)力水平的等幅循環(huán)荷載作用下,復(fù)合樹脂表現(xiàn)出了力與電阻變化率的良好的映射關(guān)系,當(dāng)鋼筋由彈性階段進(jìn)入塑性階段的轉(zhuǎn)變過程中,應(yīng)力曲線和電阻變化率曲線及應(yīng)變曲線表現(xiàn)出良好的對應(yīng)關(guān)系。隨著循環(huán)荷載的作用時間的增加,當(dāng)鋼筋出現(xiàn)殘余應(yīng)變時,電阻變化率也隨之發(fā)生不可逆的變化。
3.納米碳黑復(fù)合環(huán)氧樹脂涂層作為鋼筋應(yīng)力應(yīng)變的傳感材料是可能的。
參考文獻(xiàn):
[1]李國寶.汕頭大學(xué)碩士學(xué)位論文,2006.
[2]楊寶武.環(huán)氧樹脂固化劑[J].粘接,1993,14(4),1013(9).
第9篇：電阻應(yīng)變片范文
關(guān)鍵詞: 起重船 吊臂 千斤柱 應(yīng)力測試
隨著國家的水域及航道工程建設(shè)的投入，起重船逐漸成為了水工的主力軍，因此為了保障起重作業(yè)的安全，起重船在出廠之前，設(shè)計(jì)的起重船吊臂結(jié)構(gòu)能否滿足要求，必須進(jìn)行測試，所進(jìn)行的起吊試驗(yàn)成為了船舶建造檢驗(yàn)中的重中之重，本文根據(jù)起吊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)起重工況參數(shù)和建模計(jì)算結(jié)果，利用應(yīng)力應(yīng)變測試對600t起重船在7 種典型工況下的最大應(yīng)力發(fā)生部位進(jìn)行了實(shí)際強(qiáng)度校核。
起重船主要參數(shù)
船體長70.8 m，型深4.8m，型寬26.0m，吃水2.5 m，2柱間長68.7m，肋距0.6m。吊臂為桁架結(jié)構(gòu)形式，由各種規(guī)格的鋼管組合而成，吊臂材料為 Q345B，材料的彈性模量E=206GPa，主桁架鋼管規(guī)格為600mm×16mm，水平及斜撐桿鋼管規(guī)格為299mm×10 mm，臂架總長為78m，臂架下開檔為18800mm，臂架自重為308噸(含梯架重及桿頭質(zhì)量68噸)。主吊架仰角60°時，主吊鉤承載的能力為600噸，副吊鉤承載的能力為400t，起升速度為0.028m/s，千斤柱總高為19600mm；橫寬為17600mm；斜撐柱與甲板之間的夾角為52°。
試驗(yàn)工況
文中起重船主鉤的設(shè)計(jì)起吊重量為600噸，副鉤起吊重量為500噸；具體試驗(yàn)工況根據(jù)相關(guān)船舶試驗(yàn)大綱，并結(jié)合《600t起重船扒桿結(jié)構(gòu)有限元強(qiáng)度報告》、《600t起重船千斤柱結(jié)構(gòu)有限元強(qiáng)度報告》，以及考慮實(shí)際使用情況和現(xiàn)場試驗(yàn)條件提出相應(yīng)的試驗(yàn)工況，具體見表1（試驗(yàn)工況中所涉及的起吊重量按圖紙要求核定）。
測試方案
采用電阻應(yīng)變測試法進(jìn)行測試，通過對危險截面的應(yīng)變測試得到對應(yīng)各測點(diǎn)的應(yīng)力，并以此判斷起重船的起重系統(tǒng)在各工況下的強(qiáng)度是否符合設(shè)計(jì)要求。根據(jù)該船起吊系統(tǒng)的布置情況，《起重設(shè)備法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》，以及該船的結(jié)構(gòu)形式、工作常態(tài)、現(xiàn)場勘察資料，對該船的吊臂和千斤柱工作狀況進(jìn)行了分析。
測試對象。由分析可知，主鉤及副鉤在各個工況下可能出現(xiàn)的危險截面（危險點(diǎn)）基本上是一致的，故將吊臂桁架下部內(nèi)側(cè)的主桿頂部、中部、桁架上部內(nèi)側(cè)的根部和千斤柱單元各支座根部向上1.5m處作為測試對象，應(yīng)變片的粘貼方向與被測構(gòu)件的主軸線方向一致。并且筆者考慮到構(gòu)件焊縫處通常都存在殘余應(yīng)力，故焊縫的應(yīng)力狀況不在本次測試分析的范疇內(nèi)，故所有測點(diǎn)的選擇均避開焊縫，同時考慮到現(xiàn)場的實(shí)際工作條件，應(yīng)變片的布置示意圖如圖1、圖2、圖3所示。
測試設(shè)備。測量導(dǎo)線橫截面面積為0.5mm2，采用雙股絞形銅芯形式，長度為100m；電阻應(yīng)變片采用BF120-4AA型號，電阻為120Ω，敏感柵尺寸為4mm*2mm，靈敏系數(shù)為2.12；應(yīng)變膠采用氰基丙烯酸酯粘合劑（502），型號為T-1；防護(hù)膠采用703硅膠；測試儀器采用XL2101B2型數(shù)字靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。
應(yīng)變片布置。吊臂為桁架結(jié)構(gòu)，每一邊有4根縱向主桿桿件（上下各兩根，成對稱分布），由于爬梯主要位于吊臂桁架下部縱向主桿的內(nèi)側(cè)，故應(yīng)變片對稱布置在兩邊吊臂桁架下部的內(nèi)側(cè)主桿上；在吊臂頂部主桿上沿與吊臂軸線一致的方向?qū)ΨQ布置兩個應(yīng)變片1＃、2＃。由于吊臂左側(cè)桁架未設(shè)置爬梯，故只在吊臂中部右側(cè)下方內(nèi)側(cè)的主桿上布置一個3＃應(yīng)變片，并在吊臂根部上部縱向主桿的內(nèi)側(cè)對稱布置應(yīng)變片，即4＃、5＃兩個應(yīng)變片，位置如圖1、2示。
千斤柱為對稱結(jié)構(gòu)，應(yīng)變片均櫻對稱布置，即如圖3中的6＃、7＃和8＃、9＃。
組橋方法。由于溫度場變化對本實(shí)驗(yàn)影響較大，選取上午9點(diǎn)前進(jìn)行測試，該時間段內(nèi)氣溫變化較小，且各測點(diǎn)不存在由于陽光照射而形成的溫度場不均勻現(xiàn)象，在沒有其它熱源的影響情況下，可認(rèn)為所有測點(diǎn)處的溫度是基本相同的，故可采用公共溫度補(bǔ)償?shù)陌霕蚪臃ǎ辉谂c制造本吊臂所使用的完全相同的船用鋼板上粘貼一個電阻應(yīng)變片，不受載荷作用，并將其置于船舶甲板上，使其與各測試單元所處溫度場基本一致，且接入應(yīng)變儀時電阻（含導(dǎo)線）與其他工作片一致，以此作為溫度補(bǔ)償片。
實(shí)測應(yīng)力值計(jì)算分析
1、實(shí)測應(yīng)力值計(jì)算
根據(jù)對各工況下的測試數(shù)據(jù)分析可知，各應(yīng)變片的數(shù)據(jù)均穩(wěn)定可靠。由于吊臂等構(gòu)件本身較大，且各測點(diǎn)分布距離較遠(yuǎn)，故使用了100m的導(dǎo)線，由于長導(dǎo)線電阻和熱輸出的影響，試驗(yàn)測試值需要修正，此外考慮應(yīng)變片粘貼角度誤差一般會引入3%的測量誤差，將其全部計(jì)入得到的修正系數(shù)為1.18。根據(jù)結(jié)構(gòu)所用材料為Q345B，彈性模量取E=206GPa。
2、實(shí)測應(yīng)力值分析
由表4可知，在各實(shí)測工況下，各測點(diǎn)處的實(shí)測應(yīng)力值均小于桿件的許用應(yīng)力252MPa。當(dāng)?shù)醣厶幱谏鲜銎邆€工況時，吊臂頂部和根部的實(shí)測應(yīng)力較大；除工況1（主鉤吊重200噸）的實(shí)測最大應(yīng)力處于吊臂根部的4＃測點(diǎn)處外，其他工況時實(shí)測最大應(yīng)力均處于2＃測點(diǎn)處（見圖1、圖2），即吊臂右側(cè)主桿的頂部，且均為壓應(yīng)力，吊臂左側(cè)主桿的頂部的1＃測點(diǎn)處也為壓應(yīng)力，且僅略小于2＃測點(diǎn)處；而吊臂根部各測點(diǎn)的實(shí)測應(yīng)力也處于較高水平，千斤柱拉桿的8#、9#測點(diǎn)處的應(yīng)力最小。當(dāng)?shù)醣厶幱诠r4（主鉤起吊負(fù)荷為設(shè)計(jì)起吊重量的110%）時2＃測點(diǎn)處的最大壓應(yīng)力為115.71MPa，該實(shí)測值小于有限元計(jì)算中該部位的軸線方向的最大應(yīng)力值160MPa；當(dāng)?shù)醣厶幱诠r7（副鉤起吊負(fù)荷為設(shè)計(jì)起吊重量的100%）時2＃測點(diǎn)處的最大壓應(yīng)力為141.23MPa，該實(shí)測值小于有限元計(jì)算中該部位的軸線方向的最大應(yīng)力值191MPa（計(jì)算起吊重量按400噸計(jì)）。原因分析如下：①理論計(jì)算時，考慮了吊臂結(jié)構(gòu)自重的影響，而實(shí)測時由于試驗(yàn)條件的限制，結(jié)構(gòu)自重對應(yīng)力的影響不能完全反映出來。②理論計(jì)算時，主鉤荷載除了考慮作業(yè)系數(shù)外，還考慮了較大的風(fēng)載等對其的影響等對其的影響，且按極端取情況考慮，而試驗(yàn)時風(fēng)力僅為2-3級，船舶處于較理想的工作狀態(tài)，風(fēng)浪等對船體影響較小。③理論計(jì)算時，考慮了船舶橫傾5°的影響，而根據(jù)船舶的浮態(tài)可知試驗(yàn)時船舶始終保持平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)明顯的橫傾現(xiàn)象。
3、分析結(jié)論與建議
根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，吊臂桁架和千斤柱各桿件相應(yīng)測點(diǎn)的實(shí)測應(yīng)力值均小于許用應(yīng)力，其結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。起重船舶在作業(yè)時，船身的傾斜會使起重結(jié)構(gòu)（特別是吊臂）處于不利的受力狀態(tài)，可能產(chǎn)生較大的附加扭矩，造成各桿件內(nèi)的應(yīng)力分配不合理，使某些構(gòu)件在荷載較小時就產(chǎn)生較大的局部應(yīng)力。故在作業(yè)開始前應(yīng)調(diào)整好船舶的姿態(tài)，保證船身平穩(wěn)，并且在作業(yè)過程中注意保持穩(wěn)定，防止船體傾斜。在進(jìn)行起吊試驗(yàn)中，吊臂與水平夾角約為60°，此時各測點(diǎn)的實(shí)測應(yīng)力小于許用應(yīng)力，但考慮到實(shí)際作業(yè)時的工況往往比試驗(yàn)時要惡劣，應(yīng)嚴(yán)格保證吊臂的起吊角度符合操作規(guī)范，并在設(shè)計(jì)許可荷載范圍內(nèi)工作。
結(jié)語