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何为电阻应变效应

2023.7.26

应变片的核心部分是敏感栅。将电阻丝绕成敏感栅后,虽然长度不变,但其直线段和圆弧段的应变状态不同,其灵敏系数K较整长电阻丝的灵敏系数K0小,该现象称为横向效应。

  减少横向效应的方法:
  减少横向效应的影响,有效的方法是减小横向系数C。理论分析和实验表明:对栅状应变片,纵栅l0越长,横栅r越小,则C越小。因此采用短接式横栅或箔式应变片,可有效克服横向效应的影响。

金属电阻丝制成应变片时,在电阻丝的弯段,电阻的变化率与直段不同,导致应变片的灵敏系数比直段线材的灵敏度小,即产生横向效应。

电阻应变式传感器的优缺点:
电阻应变式传感器的优点是精度高,测量范围广寿命长,结构简单,频响特性好,能在恶劣条件下工作,易于实现小型化、整体化和品种多样化等。
它的缺点是对于大应变有较大的非线性、输出信号较弱,但可采取一定的补偿措施。因此它广泛应用于自动测试和控制技术中。
原理:
电阻应变式传感器(straingauge type transducer )以电阻应变计为转换元件的电阻式传感器。电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成,可根据具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形,并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化,从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。
应用:
常用的电阻应变式传感器有应变式测力传感器、应变式压力传感器、应变式扭矩传感器(见转矩传感器)、应变式位移传感器(见位移传感器)、应变式加速度传感器(见加速度计)和测温应变计等。

  横向效应是跟应变片有关的一种现象:应变片的核心部分是敏感栅。将电阻丝绕成敏感栅后,虽然长度不变,但其直线段和圆弧段的应变状态不同,其灵敏系数K较整长电阻丝的灵敏系数K0小,该现象称为横向效应。
  从应变片受力角度来看,在单向应力、双向应变情况下,横向应变总是起着抵消纵向应变的作用。应变片这种既敏感纵向应变,又同时受横向应变影响而使灵敏度系数及电阻相对变化都减小的现象,称为应变片的横向效应。

电阻应变片的温度补偿方法通常有应变片自补偿法和桥路补偿法两类。
应变片自补偿法师通过精心选配敏感栅材料与结构参数,使得当温度变化时,产生的附加应变为零或相互抵消。具体可包括单丝自补偿法和双丝组合式自补偿法。
桥路补偿法:如下图所示电桥,其中R1为工作应变片,R2为补偿应变片。工作应变片贴在被测试件表面上,R2粘贴在一块与试件材料完全相同的补偿块上,不承受应变,自由的放在试件上或附近。
当温度发生变化时,R1和R2的电阻都发生变化,由于温度变化相同,且R1、R2为相同应变片,所以R1、R2的电阻变化相同,这时电桥输出不受影响,即是说电桥的输出与温度变化无关,只与被测应变有关,从而起到温度补偿的作用。

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