应变采集的诀窍
利用应变♋片✱采集物体应变。需要根据采集目标物选择应变片。下面介绍应变片选择方法及提高应变采集精度的要点。
应变片选择要点
选择符合采集目标物材质的应变片
选择符合采集目标物材质的应变片,以消除采集目标物温度变化(热膨胀)的影响。
一般钢材在温度变化1°C时,每1 m长度的变化实现11 μm(即11 μST)。
这个外观应变εtemp在采集目标物的线膨胀系数为β、应变片的线膨胀系数为βG、应变片电阻的温度系数为αG、应变系数为K时,如下式所示。
εtemp = (β - βG) + αG/K
- 线膨胀系数示例
- 钢材11.7 × 10-6/°C
- SUS30416.2 × 10-6/°C
- 铝合金23.4 × 10-6/°C
因此,应选择采集目标物材质的线膨胀系数已补正为外观应变εtemp为“0”的量规。一般应变片的型号末尾记载有“11”或“16”等线膨胀系数的整数部分。
选择长度与宽度符合采集目的的应变片
采集管道或圆棒等细的目标物时使用宽度窄的应变☂片等,应选择长度与宽度符合采集目标物材质或采集目的的应变片。
- 不同采集目的下的量规长度示例
- 冲击等高速现象或R面、应力集中的面0.2到1 mm
- 采集金属、塑料时2到10 mm左右
- 采集木材、复合材料时10到20 mm左右
- 采集混凝土时30 mm以上(砂砾粒径的3倍以上)
选择符合安装环境、配线长度等条件的应变片
一般的箔规由一种称为高级合金的合金组成ಌ,是由铜与镍(Cu54%、Ni46%)组成的合金,厚度为数μm。基础部分由聚酯及聚酰亚胺构成。🦩因此在有防水性或耐高温性要求时应使用专用应变片。
希望提高采集精度
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高精度采集要点
检查应变片粘贴状态
“应变采集的基础知识”中介绍的粘贴“预处理”是否已切实执行?是否充分滴下粘合剂?进行如下检查,确认是否正确粘贴了应变片。
粘合剂的渗出量是否合适
确认是否均匀渗出。在未渗出方向很有可能出现粘贴不牢的现象。
粘合面上是否有垃圾或气泡
粘合时若有垃圾或气泡卷入,将造成采集误差。
是否发生了断线
应变片引线非常细,粘合时有可🗹꧂能因受力导致断线。用测试仪采集应变片的2线间的电阻,若为120 Ω则为正常。
补正应变片的应变系数
应变片的应变系数以2.0𓆏0作为基准制作而成,实际偏差在1.9🥃到2.2左右。应变记录仪的应变系数固定为2.00,因此应变系数相差0.1,则误差率约为5%。因此,需要使用应变片箱子上记载的应变系数K,通过记录仪的比率补正功能进行补正。
- ε0:
- 真实应变
- ε:
- 采集的应变
ε0 = ε × 2.00/K
■补正示例
使用应变系数为2.09的应变片时
ε0 = ε × 2.00/K = ε × 2.00/2.09 = 0.957 × ε
补正角度误差
应变方向与应变片方向偏移5°,会🧔产生约1%的误差。划线与粘贴方向偏移时,通过泊松比(ν)进行比率补♌正。
- ε0:
- 真实应变
- ε:
- 采集的应变
- ν:
- 泊松比
- θ:
- 角度(°)
ε = ε0{(1-ν)+(1+ν)cos2θ)}/2
由于泊松比一般为0.3左右
ε = ε0(0.7+1.3cos2θ)/2
ε0 = 2ε/(0.7+1.3cos2θ)
参考)泊松比为0.3时角度引起的灵敏度误差
1°🌼 0.03% / 2° 0.16% / 3° 0.36% / 4° 0.64% / 5𒐪° 1.00%
补正配线长度影响
已延长引线时,将受到引线的配线ꦏ电阻影响。以细线延长20 m时产生7%左🐠右的误差。配线较长时利用以下公式进行比率补正。
- ε0:
- 真实应变
- ε:
- 采集的应变
- γ:
- 引线电阻值(往返)
ε0 = ε(1+γ/R)
■参考
引线的标称截面面积与每1 m的电阻值(往返)的关系
0.08 mm2→0.44 Ω
0.18 mm2→0.2 Ω
0.3 mm2→0.117 Ω
0.5 mm2→0.07 Ω
0.75 mm2→0.047 Ω
补正温度影响
在存在温度变化的环境下进行高精度采集时,需要使用自我温度补偿型ꦯ应变片,或通过𒐪双应变片法进行温度补偿。配线较长时采用3线式接线能够以更好的精度进行采集。
希望提高采集精度
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