应变计又称为负荷囊(loadcell),在1856年由LoadKelvin所发现,由金属材料加压变形后,金属阻抗产生变化所做成的。当金属材料受到拉力或张力时,金属材料变细,电气阻抗增加。反之,受到压缩时,则金属阻抗变小。应用这种方法做成的被称为应变计。此类感测装置可以将物理现象中的压力变换成电气信号输出,因此常被用在荷重、张力、压力转换的场合之中。应变计的种类有很多种。就材质而言,有金属和半导体,就构造而言则有箔状、线状、堆栈、扩散等多项。是一种用得较多的金属应变计,以金属箔制作而成。此应变计是把金属箔黏贴在厚约3~10μm的聚合绝缘基板上,依电阻值大小以光蚀刻成所要的形状、图案,再覆盖上一层保护层。应变计是电气测量技术中较重要的传感器之一。海口钢筋应变计监测系统
什么是电阻应变计粘贴式应变计?它主要由4部分组成。①由电阻丝制成的敏感栅:是应变计的敏感部分;②衬底和保护层:敏感栅粘贴在衬底上,衬底是将传感器弹性元件表面的应变传递到电阻丝栅上的中间介质,起绝缘作用;保护层起保护电阻丝的作用;③粘合剂:它将电阻丝与衬底粘贴在一起;④引出线:它起连接测量导线的作用。按衬底材料和安装方法的不同,可把粘贴式应变计分为纸衬式、胶衬式、金属衬底式和临时衬底式等。敏感栅又有多种结构形式,可分为测量单方向应变的单轴式和测量两个方向以上应变的多轴式(又称应变花)两类。海口振弦式应变计型号金属丝式应变计的敏感栅一般是用直径0.01~0.05毫米的铜镍合金或镍铬合金的金属丝制成。
安装应变计需要花费大量时间和资源,而不同电桥配置之间差别也很大。粘贴式应变计数量、电线数量以及安装位置都会影响到安装所需的工作量。一些电桥配置甚至要求应变计安装在结构的反面,这种要求难度很大,甚至无法实现。1/4桥类型I只需安装一个应变计和2根或3根电线,因而是较简单的配置类型。应变计信号调理,应变计测量十分复杂,多种因素会影响测量效果。因此,要得到可靠的测量结果,就需要恰当地选择和使用电桥、信号调理、连线以及DAQ组件。例如,没有应变时,应变计应用引起的电阻容差和应变会生成一定量的初始偏置电压。同样,长导线会增加电桥臂的电阻,从而增加了偏置误差并且使电桥输出敏感性降低。
应变计的种类都有哪些?电阻应变计的种类很多,分类的方法也很多。根据许用的工作温度范围可分为常温、中温、高温及低温应变计。1、高温应变计350ºC以上。2、中温应变计60~350ºC。3、常温应变计-30~60ºC。4、低温应变计-30ºC以下。根据基底材料可分为:纸基、胶膜基底(缩醛胶基、酚醛基、环氧基、聚酯基、聚稀亚胺基等)、玻璃纤维增强基底、金属基底及临时基底等。根据安装方式可分为粘贴式、焊接式和喷涂式三类。根据敏感栅材料可分为金属、半导体及金属或金属氧化物浆料等三类:1、金属应变计包括丝式(丝绕式、短接式)应变计、箔式应变计和薄膜应变计。2、半导体应变计包括体型半导体应变计、扩散型半导体应变计和薄膜半导体应变计。3、金属或金属氧化物浆料主要是制作厚膜应变计。压电应变计的基本结构就是在两个电极之间夹一块压电晶体。
按敏感栅的材料,电阻应变计分为金属电阻应变计和半导体应变计两类,按工艺可分为粘贴式(又称应变片,出现较早,应用较广)、非粘贴式(又称张丝式或绕丝式)、焊接式、喷涂式等。金属电阻应变计,金属电阻应变计的种类、所使用的材料和安装方法分述如下:丝式应变计敏感栅常用的有丝绕式和短接线式两种。丝绕式的敏感栅是用直径0.015~0.05毫米的金属丝连续绕制而成,端部呈半圆形。如果安装应变计的构件表面存在两个方向的应变,此圆弧端除了感受纵向应变外,还能感受横向应变,后者称为横向效应。若对测量精度的要求较高,应考虑横向效应的影响并进行修正。短接线式的敏感栅采用较粗的横丝,将平行排列的一组直径为0.015~0.05毫米的金属纵丝交错连接而成,端部是平直的。它的横向效应很小,但耐疲劳性能不如丝绕式的。振弦式应变计可测量钢或混凝土结构的应变,测量值用于计算结构荷载或应力。东莞高可靠性应变计规格
应变计安装和使用过程中,谨慎、细心地操作。海口钢筋应变计监测系统
金属粘贴式电阻应变计的封装结构。金属粘贴式电阻应变计一般由敏感栅、基底、覆盖层及引出线等组成。敏感栅是金属粘贴式电阻应变计较重要的组成元件,它是将应变量转换成电阻变化量的敏感元件,一般由康铜、镍铬合金等金属材料制成,敏感栅的形状与尺寸直接影响到金属粘贴式电阻应变计的性能。基底的作用是保持敏感栅的几何形状和相对位置,并保证将构件上的应变准确地传到敏感栅上。另外,基底还应具有良好的绝缘、抗潮和耐热性能。基底一般由纸、胶膜(环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺)、玻璃纤维布等制成。覆盖层可以保护敏感栅免受机械损伤并防止潮气侵入,以保持测量稳定性,通常覆盖层所用胶粘剂与基底胶相同。海口钢筋应变计监测系统