应变仪

定义：应变仪是一个受到一些时的设备迫使抗性的结果变化材料。阻力的变化是以一种衡量的加载或移位。它基本上测量应变对应力的应用。应变仪直接用于测量负载和间接地用于测量位移。

应变仪是发明的1938年，借鉴爱德华e simmons.和亚瑟C毁了。

应变片在许多探测仪和传感器中都被用作二次传感器。如测压元件，扭矩计，温度传感器，加速度计等。

应变仪理论

让我们拿一条电线长度'L'和横截面区域'a'

如果导线被拉伸或被压缩，导线的电阻就会改变。这是由于尺寸变化和材料的特性称为压阻效应。

压电效果说明尺寸变化导致导体变化它的电阻。电阻应变仪也被称为压阻计。

电阻由ρ=材料的电阻率，

L =材料长度，

A =材料的横截面积

微分阻力方程，我们会得到

轴向应变为 -

横向应变为 -

泊松比是

ν=横向应变/纵向应变

导线的体积是

在区分

此外,因为,

因此,

所以,

正如我们所知,

将L dA的值代入上式，

因此,

将上述等式除以

结果我们将有，

仪表因子由，: 1 =电阻随长度变化而变化

2ν=由于面积变化引起的电阻变化

=由于压电效应导致的电阻变化

当菌株被忽略时，

仅当压电效果几乎可以忽略不计时，上述等式才有效。

的价值泊松比因为所有金属都介于两者之间0到0.5，这给了一个仪表因子有价值的约2。

应变仪类型

应变仪基本上分为以下类别 -

1. 无限的金属应变仪

这是一种测量器，在这种测量器中，导线在两点之间的绝缘介质中拉伸。绝缘介质可以是空气。

线可以由诸如的合金制成铜镍那铬镍那镍铁直径约0.003毫米。的仪表因子对于这种类别的应变计是关于2到4养育力量2 mn。

这些几乎只用于传感器应用，预加载电阻线连接惠斯通桥配置。

2.粘合线应变仪

随着传感器的构造，粘结金属丝应变片用于应力分析。电阻丝应变计的导线直径不超过0.25mm。

细电线的栅格粘合到载体上。它可以是一张薄的纸张，肉饼或一片铁氟龙。

为了防止金属丝受到任何机械损伤，在金属丝的顶部覆盖了一层薄材料。导线的扩展使应力在栅格上均匀分布。

载体用粘合材料粘合。因此，实现了从载体到电线网的良好的应变转移。

一种电阻线应变仪必须具备以下内容特征为了具有理想的结果 -

• 应变计应该有高的价值仪表因子。As high gauge factor表示a电阻变化大，这导致了高灵敏度。
• 测量电阻应该很高，以尽量减少测量电路中电阻变化的不良影响。

通常，应变片的电阻为120Ω那350Ω那1000Ω。但是A.高阻值的结果较低的灵敏度。因此，为了具有更高的灵敏度，必须使用更高的桥电压。

• 应变片应具有较低的电阻温度系数。
• 它应该拥有线性特征为了在其整个量程内具有校准的稳定性。
• 应变仪必须有一个良好的频率响应。线性度应保持在精度限制范围内。

3.粘合金属箔应变计

此类别只是先前定义的粘合金属线仪的延伸。这些金属箔应变仪使用类似的材料来引线应变仪。这些广泛用于应力分析应用和许多换能器。

下图是一个典型的金属箔贴合应变计

箔式仪表具有更高的工作温度范围。这是因为与铁丝卷绕应变仪相比，它具有更高的散热能力。这是由于其较大的表面积相同的体积。

大表面积导致更好地粘接。

4.半导体应变计

半导体应变仪的作用取决于压阻效应即，由于电阻率导致的电阻变化。

这些主要用于需要高规格因子和小包络的条件下。半导体变化的电阻随着应用菌株的变化。

由于名称表示半导体应变仪使用半导体材料。如硅和锗为了他们的建筑。

典型的应变仪材料具有晶体材料，其是应变敏感的，与夹在保护基质中的引线。

半导体应变仪的优点-

1. 它们具有较高的仪表因子的价值±130。
2. 这些提供了出色的半导体滞后特性。
3. 它们的长度很小，从0.7至7mm.。
4. 这对测量局部应变是很有帮助的。

半导体应变计的缺点-

1. 这些对温度的变化非常敏感。
2. 半导体应变仪具有差的线性度。

5.扩散应变仪

这类应变计主要用于传感器中。在这里，扩散过程被用于集成电路制造。在压力传感器中，它们被用作传感元素。

应变计温度补偿

下图为应变计温度补偿电路-

在这种情况下，主动测量仪将受到应变，而虚拟测量仪将不受应变。活动和哑表的温度必须保持恒定。

电阻的变化始终由惠斯通桥测量。基本上有两种类型的测量 - 一个是使用均衡桥的其他是使用不平衡的桥梁。

让我们看一下平衡桥电路如下所示-

对于要平衡的桥梁，点'B'和'D'必须处于相同的潜力。

一世₁R.₁=我_4.R._4.

一世₂R.₂=我_3.R._3.

潜水以上2方程

以防探测器没有电流

一世₁=我₂和我_3.=我_4.

所以,

让R₁= R_X

这只是意味着R._4.或R.₂可以用来补偿温度。

它有时被称为环境温度补偿。

应变计的应用

• 它用于测定机械产生的应力。
• 在组件测试期间，使用应变仪。
• 在...方面土木工程，应变计是用来保持轨道处于良好状态。
• 当一个应变计连接到发动机上时，就可以测量发动机的扭矩功率计。
• 应变片在实验应力分析中用于测量应变及其相关应力。

我们知道规范因子是电阻的分数变化与长度变化的比值。因此，对于金属应变计，测量系数通常为2。