電阻應變計的常規使用技術(shù)

電阻應變計的常規使用技術(shù)
在應變測量時(shí)，只有正確選用和安裝使用應變計，才能保證測量精度和可靠性，達到預期的測試目的。
2.7.1電阻應變計的選擇
應變計的種類(lèi)繁多，選用時(shí)應根據測試的環(huán)境條件、被測構件的應變狀態(tài)、被測構件的材料性質(zhì)、應變計的尺寸和電阻值及測量精度等因素來(lái)決定。
一般的選用原則是：
1.根據測試的環(huán)境條件
（1）環(huán)境溫度 測量時(shí)應根據構件的溫度選擇合適的應變計，使得在給定的試驗溫度范圍內，應變計能正常工作。
（2）環(huán)境濕度 潮濕對應變計性能影響極大，會(huì )出現絕緣電阻降低、粘結強度下降等現象，嚴重時(shí)則無(wú)法進(jìn)行測量。為此，在潮濕環(huán)境中，應選用防潮性能好的膠膜應變計，如酚醛－縮醛、聚脂膠膜應變計等，并采取恰當的防潮措施。
（3）磁場(chǎng)環(huán)境 應變計在強磁場(chǎng)作用下，敏感柵會(huì )伸長(cháng)或縮短，使應變計產(chǎn)生輸出。因此，敏感柵材料應采用磁致伸縮效應小的鎳鉻合金或鉑鎢合金。
2.根據被測構件的應變狀態(tài)

（1）應變分布梯度 應變計測出的應變值是應變計柵長(cháng)范圍內的平均應變值。因此當應變沿試件軸向為均勻分布時(shí)，可以選用任意柵長(cháng)的應變計，而對測試精度無(wú)直接影響。柵長(cháng)大的應變計，其橫向效應系數小，且粘貼也比較容易。如果是對應變梯度大的構件進(jìn)行測試，則應視具體情況選用柵長(cháng)小的應變計。
（2）應變性質(zhì) 對于靜態(tài)應變測量，溫度變化是產(chǎn)生誤差的重要原因，如有條件，可針對具體試件材料選用溫度自補償應變計。
對于動(dòng)態(tài)應變測量，應選用疲勞壽命高的應變計，如箔式應變計。
3.根據被測構件的材料性質(zhì)
（1）若被測構件的材料為彈性模量較高的均質(zhì)材料（如金屬材料），則對應變計無(wú)特殊要求。
（2）若被測構件的材料為非均質(zhì)材料（如木材、混凝土等），則應選用柵長(cháng)較大的應變計，以消除因材料不均勻而帶來(lái)的影響。用于混凝土表面應變測量的應變計，其柵長(cháng)一般應比顆粒的直徑大四倍以上。
4.根據應變計的尺寸
應變計尺寸的選擇，是根據試件的材料和應力狀態(tài)，以及允許粘貼應變計的面積而定 。例如，對于混凝土、鑄鐵、木材等表面粗糙、不勻的材料，選用柵長(cháng)較大的應變計。對于表面光滑、均勻的材料，選用柵長(cháng)較小的應變計。對于試件表面應力分布均勻或變化不大，且允許粘貼面較大的情況下，選用柵長(cháng)較大的應變計。若在試件的應力集中區域，或允許粘貼面積很小的情況下，選用柵長(cháng)≤1mm的應變計。對于塑料等導熱性差的材料，一般選用柵長(cháng)大的應變計。應變計的尺寸越小，則對粘貼質(zhì)量的要求越高。因此，在確保測量精度和有足夠安裝面積的前提下，選用柵長(cháng)較大的應變計為宜。
如果應變計用于動(dòng)態(tài)應變測量，則選擇應變計的柵長(cháng)時(shí)，還應考慮應變計對頻率的響應等要求。
5.根據應變計的電阻值
應變計電阻值的選擇，一般根據測試儀器對應變電阻值和測量應變靈敏度的要求，以及測試條件等而定。例如，應力分析測試常用的電阻應變儀通常是按應變計電阻值為120+5Ω進(jìn)行設計的，因此，應力分析測試時(shí)，普遍選用電阻值為120Ω的應變計。而傳感器上通常選用高電阻值（如350Ω、500Ω、1000Ω，甚至5000Ω）的應變計，因為這樣可以提高其穩定性或輸出靈敏度。有時(shí)為了減少應變計引線(xiàn)和連接導線(xiàn)的電阻對應變計應變靈敏度的衰減作用，或為了提高動(dòng)態(tài)應變測量的信噪比，也選用高電阻值的應變計。
6.根據測試精度
一般認為以膠膜為基底、以銅鎳合金和鎳鉻合金材料為敏感柵的應變計性能較好，它具有精度高、長(cháng)時(shí)間穩定性好以及防潮性能好等優(yōu)點(diǎn)。
2.4.2電阻應變計的粘貼
常溫應變計的安裝通常采用粘貼法。因此，粘結工藝是應變測試中非常重要的環(huán)節。應變計粘結得好壞，直接影響到構件表面的應變能否正確、可靠地到傳遞敏感柵，影響到測試的精度。下面將應變計粘貼的操作過(guò)程作簡(jiǎn)單介紹。
1.檢查和分選應變計
貼片前應對應變計進(jìn)行外觀(guān)檢查和阻值測量。檢查應變計的敏感柵有無(wú)銹斑、基底和蓋層有無(wú)破損、引線(xiàn)是否牢固等。阻值測量的目的是檢查應變計是否有斷路、短路情況，并按阻值進(jìn)行分選，以保證使用同一溫度補償片的一組應變計的阻值相差不超過(guò)0.1Ω。
2.粘貼表面的準備
首先除去構件粘貼表面的油污、漆、銹斑、電鍍層等，用砂布交叉打磨出細紋以增加粘結力，接著(zhù)用浸有酒精（或丙銅）的紗布片或脫脂棉球擦洗，并用鋼畫(huà)針畫(huà)出貼片定位線(xiàn)。最后，再進(jìn)行一次擦洗，直至紗布片或棉球上不見(jiàn)污跡為止。
3.貼片
在應變計的底面和處理過(guò)的粘貼表面上，各涂一層薄而均勻的膠，用鑷子將應變計放上并調好位置，然后蓋上氟塑料薄膜，用手指揉和滾壓，擠出多余的膠，并排除應變計下面的氣泡，使應變計和試件完全貼合。適當時(shí)間后，由應變計無(wú)引線(xiàn)的一端開(kāi)始向有引線(xiàn)的一端揭掉氟塑料薄膜，用力方向盡力與粘結表面平行。
4.固化
貼片時(shí)最常用的是氰基丙稀酸酯粘結劑（如502膠水、501膠水粘結劑）。用它貼片后，只要在室溫下放置數小時(shí)即可充分固化，而具有較強的粘結能力。對于需要加溫固化的粘結劑，應嚴格按規范進(jìn)行。一般是用紅外線(xiàn)燈烘烤，但加溫速度不能太快，以免產(chǎn)生氣泡。
5.測量導線(xiàn)的焊接與固定
待粘結劑初步固化以后，即可焊接導線(xiàn)。常溫靜態(tài)應變測量時(shí)，導線(xiàn)可采用ф0.1~0.3mm的單絲紗包銅線(xiàn)或多股銅芯塑料軟線(xiàn)。
導線(xiàn)與應變計引線(xiàn)之間最好使用接線(xiàn)端子片，如圖2-14所示。它是用敷銅板腐蝕而成。接線(xiàn)端子片應粘貼在應變計附近，將導線(xiàn)與應變計引線(xiàn)都焊在端子片上。常溫應變計均用錫焊。為了防止虛焊，必須除盡焊接端的氧化皮、絕緣物，再用酒精、丙酮等溶劑清洗，焊接要準確迅速。
已焊好的導線(xiàn)應在試件上沿途固定。固定的方法有用膠布粘、用膠粘（如用502膠粘）等。

圖2-14 接線(xiàn)端子片固定導線(xiàn)示意圖
6.檢查
對已充分固化并已接好導線(xiàn)的應變計，在正式使用前必須進(jìn)行質(zhì)量檢查。除對應變計作外觀(guān)檢查外，還應檢查應變計是否粘貼良好、貼片方位是否正確、有無(wú)短路和斷路、絕緣電阻是否符合要求(一般不低于100MΩ)等。
2.7.3電阻應變計的防護
對安裝后的應變計，應采取恰當的防潮措施。防護方法的選擇取決于應變計的工作條件、工作期限及所要求的測量精度。對于常溫應變計，常采用硅橡膠密封劑防護方法。這種方法是用硅橡膠直接涂在經(jīng)一般清潔處理的應變計周?chē)?，在室溫下?jīng)12~24小時(shí)即可粘合固化，放置時(shí)間越長(cháng)，粘合效果越好。硅橡膠使用方便、防潮性能好、附著(zhù)力強、儲存期長(cháng)、耐高低溫、對應變計無(wú)腐蝕作用，但強度較低。另外，環(huán)氧樹(shù)脂、石蠟或凡士林也可做防潮保護材料。