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如何選擇合適的應變片
點擊率:1670   作者:上海拓科實業有限公司   來源:http://www.shtorke.com   時間:2017-12-13 14:40:30



選擇合適的應變片


在選擇正確的應變片之前,需要明確測量目標。首先要考慮的問題是應變片將用于應力測試還是傳感器制造。

應力測試

傳感器制造

 
  • 實驗應力分析

  • 殘余應力分析

  • 加載分析

  • 生命周期分析


  • 測定熱應力


 
  • 稱重

  • 扭矩

  • 壓力

  • 應變

 

力測試用應變片選擇應按以下標準進行選擇:

幾何尺寸: 柵絲數量和位置
應變片系列: 應變片構造
連接: 型號和位置
溫度響應: 應變片溫度響應匹配材料
有效柵絲長度: mm
電阻: 歐姆


應變片的幾何規格


應變直片 (如 LY4) 帶有一個測量柵絲,測量一個方向的應變。


T 型應變花 (如 XY3) 帶有兩個測量柵絲,彼此呈 90° 排列。此類應變片應用包括已知主應力方向的雙軸應力測量,以及拉壓雙向應力測量。


V 型應變片 (如. XY4) 帶有兩個測量柵絲,彼此呈 90° 排列。典型應用包括扭轉應變測量和剪切梁的剪切應力測試。


橋應變片 (例如 DY4) 帶有兩個測量柵絲,彼此平行排列。 典型的應用為彎曲梁測量。


柵應變花 (例如 RY8) 測量柵絲呈 0°/45°/90° 或 0°/60°/120° 排列。主要用于未知主方向雙軸應力測量和分析。


鏈式片 (如 KY8) 帶有 10 或 15 個很小的測量柵絲,等距離分布,并包括一個補償片。主要應用為應變梯度測量


全橋片 (如 VY4) 帶有四個測量柵絲,彼此呈 90° 排列。典型應用包括拉壓雙向應力,扭轉應力和剪切梁的剪切應力測試。



應變片系列

HBM 提供多個應變片系列用于應力測試。應變片系列由載體(例如聚酰亞胺)和測量柵絲箔材(例如康銅)組合來確定。同一系列應變片都具有相同的基底和柵絲箔材。因此,對于同一個應變片系列來說,很多規格是相同的。.

對于實驗應力測試,可在惡劣環境下使用的堅固和柔性應變片具有明顯的優勢。聚酰亞胺基底的 Y 系列應變片屬于該類別。該系列有大量不同規格,能滿足實驗應力測試的各種要求。還包括很多特殊類型的應變片,例如,鉆孔應變花,用于測量結構件的殘余應力,或用于研究復雜結構的應力分布。

連接

 HBM 提供不同連接配置的應變片。



內置焊盤 (如 LY4)

  • 允許直接在應變片上焊接

帶應變消除焊盤 (如 LY6)

  • 允許直接在應變片上焊接, 同時避免加卸載荷通過焊盤傳遞到應變片



鎳銅引線,非絕緣,約 30 mm (1.18 英寸) 長 (如 LY1)

  • 不可直接焊接到應變片上

  • 能阻斷加卸載荷傳遞到應變片

  • 需要使用獨立的焊接端子



特氟龍絕緣連接線, 約 50 mm (1.97 英寸) 長 (如 K-C LY4)

  • 無需焊接

  • 特氟龍絕緣層可防止電纜在安裝過程中粘連

  • 需要使用獨立的焊接端子



特氟龍絕緣連接線, 約 50 mm (1.97 英寸) 長 (如 K-C LY4)

  • 電纜長度從 0.5 到 10 m (1.64-32.81 ft) , 2線, 3線 和 4線可選

  • 在測量點焊接不是必須的

  • 特氟龍絕緣層可防止電纜在安裝過程中粘連

熱膨脹系數匹配

如果溫度變化, 惠斯通 1/4 橋電路 單獨連接的應變片將顯示輸出信號。 這個信號被稱為“表觀應變”或“熱輸出”,并且獨立于測試對象上的機械負載。

但是,可以將應變片調整為特定材料的熱膨脹系數,使得在溫度變化的情況下輸出信號非常小。 這種應變計被稱為“溫度響應匹配”或“自補償”應變片。

為了匹配溫度響應,必須根據測試材料的熱膨脹系數α來選擇應變片。

編號 材料 熱膨脹系數 ∝
1 鐵素體鋼 10.8 ⋅ 10-6/K (6 ⋅ 10-6/°F)
3 23 ⋅ 10-6/K (12.8 ⋅ 10-6/°F)
5 奧氏體鋼 16 ⋅ 10-6/K (8.9 ⋅ 10-6/°F)
6 石英玻璃 / 復合材料 0.5 ⋅ 10-6/K (0.3 ⋅ 10-6/°F)
7 鈦 / 灰鑄鐵 9 ⋅ 10-6/K (5 ⋅ 10-6/°F)
8 塑料 65 ⋅ 10-6/K (36.1 ⋅ 10-6/°F)
9 5.4 ⋅ 10-6/K (3 ⋅ 10-6/°F)

有效柵絲長度

應變片測量柵絲長度取決于測量的目的,因為使用應變片測量的結果是測量柵絲區域的平均應變。 一般來說,測量柵絲長度為3或6毫米(0.118或0.236英寸)。

如果存在不均勻的材料,如混凝土或木材,建議使用長測量柵絲。長的測量柵絲將彌補工件的不均勻性。

短的測量柵絲適合于檢測局部應變。因此它們適用于測定應變梯度,缺口應力的最大點或類似應力。

電阻

HBM 應變片提供 120, 350, 700 和 1,000 Ohm 型號可供選擇。電阻大小選擇取決于測量任務。并可按照客戶要求對電阻值進行定制。

低阻值應變片

高阻值應變片

+ 電磁干擾的影響較小 + 連接路徑 (滑環, 電纜,...) 電阻對測量影響更小
+ 隔離電阻變化的影響較小 -  容易受外界噪聲干擾
- 更高的功率要求 -  隔離電阻變化的影響較大
- 與高歐姆應變片相比,由于較高的電流,將產生更大的自加熱效應



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