dR/R=Ks*ε

其中,Ks為材料的靈敏系數(shù),其物理意義是單位應(yīng)變的電阻變化率,標志著該類絲材電阻應(yīng)變片效應(yīng)顯著與否。ε為測點處應(yīng)變,為無量綱的量,但習(xí)慣上仍給以單位微應(yīng)變,常用符號με表示。

由此可知,金屬絲在產(chǎn)生應(yīng)變效應(yīng)時,應(yīng)變ε與電阻變化率dR/R成線性關(guān)系,這就是利用金屬應(yīng)變片來測量構(gòu)件應(yīng)變的理論基礎(chǔ)。

貼片前,將待用的應(yīng)變計進行外觀檢查和阻值測量。外觀檢查可憑肉眼或借助放大鏡進行,目的在于觀察敏感柵有無銹斑,缺陷,是否排列整齊,基底和覆蓋層有無損壞,引線是否完好。阻值測量JM3840四分之一橋測量電阻。目的在于檢查敏感柵是否有斷路、短路,并進行阻值分選,對于共用溫度補償?shù)囊唤M應(yīng)變計,阻值相差不得超過±0.5。同一次測量的應(yīng)變計,靈敏系數(shù)必須相同。

2、構(gòu)件表面處理

對于鋼鐵等金屬構(gòu)件,首先是清除表面油漆、氧化層和污垢;然后磨平或銼平,并用細砂布磨光。通常稱此工藝為"打磨"。 打磨光潔度應(yīng)達▽5左右。對非常光滑的構(gòu)件,則需用細砂布沿45°方向交叉磨出一些紋路,以增強粘結(jié)力。打磨面積約為應(yīng)變計面積的5倍左右。打磨完畢后,用劃針輕輕劃出貼片的準確方位。表面處理的最后一道工序是清洗。即用潔凈棉紗或脫脂棉球蘸丙酮或其它揮發(fā)性溶劑對貼片部位進行反復(fù)擦洗,直至棉球上見不到污垢為止。

3、貼片

貼片工藝隨所用粘結(jié)劑不同而異,用502膠貼片的過程是,待清洗劑揮發(fā)后,先在貼片位置滴一點502膠,用應(yīng)變計背面將膠水涂勻,然后用鑷子撥動應(yīng)變計,調(diào)整位置和角度。定位后,在應(yīng)變計上墊一層聚乙烯或四氟乙烯薄膜,用手指輕輕擠壓出多余的膠水和氣泡 待膠水初步固化后即可松開。粘貼好的應(yīng)變計應(yīng)保證位置準確,粘結(jié)牢固、膠層均勻、無氣泡和整潔干凈。

4、導(dǎo)線的焊接與固定

粘結(jié)劑初步固化后,即可進行焊線。常溫靜態(tài)測量可使用雙芯多股銅質(zhì)塑料線作導(dǎo)線,動態(tài)測量使用三芯或四芯屏蔽電纜作導(dǎo)線。應(yīng)變計和導(dǎo)線間的連接最好通過接線端子,焊點確保無虛焊。導(dǎo)線最好與試件綁扎固定,導(dǎo)線兩端 根據(jù)測點的編號作好標記。

5、貼片質(zhì)量檢查

貼片質(zhì)量檢查包括外觀檢查、電阻和絕緣電阻測量。外觀檢查主要觀察貼片方位是否正確,變計有無損傷,粘貼是否牢固和有無氣泡等。測量電阻值可以檢查有無斷路、回路。絕緣電阻是最重要的受檢指標。絕緣好壞取決于應(yīng)變計的基底,粘貼不良或固化不充分的應(yīng)變計往往絕緣電阻低。

6、應(yīng)變計及導(dǎo)線的防護

應(yīng)變計受潮會降低絕緣電阻和粘結(jié)強度,嚴重時會使敏感柵銹蝕;酸,堿及油類浸入甚至?xí)�改變基底和粘結(jié)劑的物理性能。為了防止大氣中游離水分和雨水、露水的浸入,在特殊環(huán)境下防止酸、堿、油等雜質(zhì)侵入,對已充分干燥、固化,并已焊好導(dǎo)線的應(yīng)變計,立即涂上防護層。 常用室溫防護劑有: 1.凡士林;2.蜂 ;3.石灰、炮油和松香混合物;4.環(huán)氧樹脂。

用電阻絲盤繞電阻片稱為絲繞式電阻片,目前廣泛使用的有半圓彎頭平繞式,這種電阻片多用紙底和紙蓋,價格低廉,適于實驗室廣泛使用,缺點是精度較差,橫向效應(yīng)系數(shù)較大。

二、短接式

這種電阻片的制作比較容易,在一排拉直的電阻絲之間,在預(yù)定的標距上用較粗的導(dǎo)線相間地造成短路,這種電阻片有用紙底的,也有用膠底的。短路接式電阻片的優(yōu)點是幾何形狀比容易于保證,而且橫向效應(yīng)系數(shù)近于零。

三、箔式電阻片

它是在合金箔(康銅箔或鎳鉻箔)的一面涂膠形成膠底,然后在箔面上用照相腐蝕成形法制成的,所以幾何形狀和尺寸非常精密,而且由于電阻絲部分是平而薄的矩形截面,所以粘貼牢固,絲的散熱性能好,橫向效應(yīng)系數(shù)也較低,和絲繞式應(yīng)變片相比,箔式片有下列優(yōu)點:

1、隨著光刻技術(shù)的發(fā)展,箔式片能保證尺寸準確、線條均勻,故靈敏系數(shù)分散性小。尤其突出的是能制成柵長很小(如 0.2mm)或敏感柵圖案特殊的應(yīng)變片。

2、箔式片柵絲截面為矩形,故柵絲周表面積大,因而散熱性好。這樣,在相同截面積下,允許通過的電流較絲繞式片的大(φ 0.025mm 的康銅比繞式應(yīng)變片允許電流以約35Ma,箔式片可大幾倍),使測量有輸出較大信號的可能。另外,表面積大使附著力增加,有利于變形傳遞,因而增加了測量的準確性。

3、箔式片敏感柵橫向部分的線條寬度比縱向部分的大得多,因而單位長度的電阻(ζ),也小很多,使箔式片橫向效應(yīng)很小。

4、箔式片均為膠基,故絕緣性好,蠕變和機械滯后小,耐濕性好。

5、便于成批生產(chǎn),生產(chǎn)率高。

由于箔式應(yīng)變片有這些特點,故在常溫的應(yīng)變測量中將逐漸取代絲繞式應(yīng)變片。