應(yīng)變計(jì)選擇方法
在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)遵循試驗(yàn)或應(yīng)用條件(即應(yīng)用精度、環(huán)境條件包括溫度,濕度,環(huán)境惡劣狀況,各類干擾,共模共地問題、試件材料大小尺寸、粘貼面積、曲率半徑、安裝條件等)為先,試件或彈性體材料狀況(材料線膨脹系數(shù)、彈性模量、結(jié)構(gòu)、大概受力狀況或應(yīng)力分布狀況等)次之的原則,利用上述內(nèi)容來選用與之匹配為最佳性價(jià)比的應(yīng)變計(jì)。下表列出了選擇應(yīng)變計(jì)應(yīng)考慮的內(nèi)容,僅適用于常規(guī)情況,不包括核輻射、強(qiáng)磁場(chǎng)、高離心力等特殊場(chǎng)合
(A)選擇應(yīng)變計(jì)的步驟
(1)首先根據(jù)應(yīng)用精度、環(huán)境條件選擇應(yīng)變計(jì)的系列。
(2)根據(jù)試件材料大小尺寸、粘貼面積、曲率半徑、安裝條件、應(yīng)變梯度選擇敏感柵柵長(zhǎng)。
(3)根據(jù)應(yīng)變梯度、應(yīng)力種類、散熱條件、安裝空間、應(yīng)變計(jì)電阻等選擇敏感柵結(jié)構(gòu)。
(4)根據(jù)使用條件、功耗大小、最大允許電壓等選擇標(biāo)稱電阻。
(5)根據(jù)試件材料類型、工作溫度范圍、應(yīng)用精度選擇溫度自補(bǔ)償系數(shù)或彈性模量自補(bǔ)償系數(shù)。
(6)根據(jù)彈性體的固有蠕變特性、實(shí)際測(cè)試的精度、工藝方法、防護(hù)膠種類、密封形式等選擇蠕變補(bǔ)償代號(hào)。
(7)根據(jù)實(shí)際需要選擇應(yīng)變計(jì)的引線連接方式。
(B)選擇應(yīng)變計(jì)的方法
(1)應(yīng)變計(jì)敏感柵長(zhǎng)度的選擇:
應(yīng)變計(jì)在加載狀態(tài)下的輸出應(yīng)變是敏感柵區(qū)域的平均應(yīng)變。為了獲得真實(shí)的測(cè)量值,通常應(yīng)變計(jì)的柵長(zhǎng)應(yīng)不大于測(cè)量區(qū)域半徑的1/5~1/10。柵長(zhǎng)較長(zhǎng)的應(yīng)變計(jì)具有易于粘貼和接線、散熱性好等優(yōu)點(diǎn),對(duì)應(yīng)變計(jì)的性能有一定的改善作用,但應(yīng)根據(jù)實(shí)際測(cè)量需要進(jìn)行選擇,對(duì)于應(yīng)變場(chǎng)變化不大和一般傳感器用途,我們推薦用戶選用柵長(zhǎng)3~6mm的應(yīng)變計(jì)。如果對(duì)非均勻材料(如混凝土、鑄鐵、鑄鋼等)進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量,應(yīng)選擇柵長(zhǎng)不小于材料的不均勻顆粒尺寸的應(yīng)變計(jì),以便比較真實(shí)地反映結(jié)構(gòu)內(nèi)的平均應(yīng)變。對(duì)于應(yīng)變梯度大的應(yīng)變測(cè)量,應(yīng)盡量選用敏感柵長(zhǎng)度較小的應(yīng)變計(jì)。
(2)應(yīng)變計(jì)敏感柵材料和基底材料的選擇:
60℃以內(nèi)、長(zhǎng)時(shí)間、最大應(yīng)變量在1000μm/m以下的應(yīng)變測(cè)量,一般選用以康銅合金或卡瑪合金箔為敏感柵、改性酚醛或聚酰亞胺為基底的應(yīng)變計(jì)(BE 、ZF 、BA 及日用衡器類應(yīng)變計(jì)系列);150 ℃以內(nèi)的應(yīng)變測(cè)量,一般選用以康銅、卡瑪合金箔為敏感柵、聚酰亞胺為基底的應(yīng)變計(jì)(BA 系列);60 ℃以內(nèi)高精度傳感器常用以康銅合金或卡瑪合金箔為敏感柵、改性酚醛為基底的應(yīng)變計(jì)(BF 、ZF 系列)。
(3)應(yīng)變計(jì)敏感柵結(jié)構(gòu)型式的選擇:
測(cè)量未知主應(yīng)力方向試件的應(yīng)變或測(cè)量剪應(yīng)變時(shí)選用多軸應(yīng)變計(jì),前者可用三軸互相夾角為45°,或60°,或120°等的應(yīng)變計(jì),后者用夾角為90°的二軸應(yīng)變計(jì);測(cè)量已知主應(yīng)力方向試件的應(yīng)變時(shí),可選用單軸應(yīng)變計(jì);用于壓力傳感器的應(yīng)變計(jì)可選用圓形敏感柵的多軸應(yīng)變計(jì);測(cè)量應(yīng)力分布時(shí),可選用排列成串或成行的5~10個(gè)敏感柵的多軸應(yīng)變計(jì)。
應(yīng)變計(jì)電阻多軸應(yīng)變計(jì);測(cè)量應(yīng)力分布時(shí),可選用排列成串或成行的5~10個(gè)敏感柵的多軸應(yīng)變計(jì)。
(4)柵間距的選擇
我公司生產(chǎn)的雙軸應(yīng)變計(jì)的柵間距一般有L6= 6.0, L68=6.8, L7=7.0, L8=8.0,L0=10.5,L2=12.0,L4=14.0等,用戶可根據(jù)需要自由選擇不同柵間距的應(yīng)變計(jì)。
(5)應(yīng)變計(jì)電阻的選擇
應(yīng)變計(jì)電阻的選擇應(yīng)根據(jù)應(yīng)變計(jì)的散熱面積、導(dǎo)線電阻的影響、信噪比、功耗大小來選擇。對(duì)于傳感器一般推薦選用350Ω、1000Ω電阻的應(yīng)變計(jì)。對(duì)于應(yīng)力分布試驗(yàn)、應(yīng)力測(cè)試、靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量等,應(yīng)盡量選用與儀器相匹配的阻值,一般推薦選用120Ω、350Ω的應(yīng)變計(jì)。
(6)極限工作溫度的選擇
此溫度表示應(yīng)變計(jì)的極限工作溫度,在極限工作溫度不高于℃時(shí),一般在我們的產(chǎn)品命名中將省略此項(xiàng)。
(7)溫度及彈性模量自補(bǔ)償系數(shù)的選擇
應(yīng)變計(jì)溫度及彈性模量自補(bǔ)償系數(shù)的選擇可參照溫度自補(bǔ)償功能及彈性模量自補(bǔ)償功能中所述來進(jìn)行選擇。
(8)蠕變標(biāo)號(hào)的選擇
應(yīng)變計(jì)型號(hào)中N※、T※為蠕變標(biāo)號(hào),標(biāo)號(hào)不同,蠕變值不同,其規(guī)律是:相鄰標(biāo)號(hào)之間實(shí)際蠕變值相差0.01~0.015%FS/30min。用戶在選擇應(yīng)變計(jì)蠕變標(biāo)號(hào)時(shí)可參照蠕變自補(bǔ)償功能中所述的選用方法
(9)接線方式的選擇
我公司生產(chǎn)的電阻應(yīng)變計(jì)有多種接線方式,分為:
①標(biāo)準(zhǔn)引線方式,BQ、BA、BB、ZF、ZCF、ZFF系列和結(jié)構(gòu)形式為KA、BA、CA、BC、CB、CC、FD、AA-W、HA-W的應(yīng)變計(jì)接線方式為圓柱狀引線;BE、BF、BCF、BFF、RNF、RBF系列應(yīng)變計(jì)接線方式為帶狀引線。引線長(zhǎng)度除HA系列的帶狀引線為25±2mm,其余均為30±3mm。
②帶狀引線方式,HA系列的引線長(zhǎng)度為25mm和其余應(yīng)變計(jì)引線長(zhǎng)度為30mm時(shí),型號(hào)中不必體現(xiàn)引線,除此以外,必須注明引線長(zhǎng)度。
③其它引線方式,如漆包線、高溫導(dǎo)線等。
(C)常用應(yīng)變計(jì)參數(shù)選擇時(shí)考慮的內(nèi)容
進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量或制造傳感器時(shí)都必須根據(jù)實(shí)際情況選擇應(yīng)變計(jì)。如下表列出了選擇應(yīng)變計(jì)參數(shù)應(yīng)考慮的內(nèi)容,僅適用于常規(guī)情況,不包括核輻射、強(qiáng)磁場(chǎng)、高離心力等特殊場(chǎng)合。
選擇步驟 | 選擇參數(shù) | 考慮內(nèi)容 |
1 | 柵長(zhǎng) | 1.應(yīng)變梯度;2.最大應(yīng)變面積;3.所需精度;4.靜態(tài)應(yīng)變穩(wěn)定性; 5.最大應(yīng)變值;6.交替安裝循環(huán)次數(shù);7.散熱;8.安裝方便 |
2 | 敏感柵的結(jié)構(gòu)形狀 | 1.應(yīng)變梯度;2.應(yīng)力維數(shù);3.散熱條件;4.安裝空間5.有否合適的應(yīng)變計(jì)電阻;6.蠕變 |
3 | 應(yīng)變計(jì)系列 | 1.應(yīng)變測(cè)量類型(靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、野外等);2.工作溫度;3.測(cè)試周期;4.應(yīng)變循環(huán)次數(shù);5.所需精度;6.安裝方便 |
4 | 應(yīng)變計(jì)電阻 | 1.散熱;2.導(dǎo)線電阻的影響;3.信噪比 |
5 | 溫度自補(bǔ)償系數(shù)或 | 1.試件材料;2.工作溫度范圍;3.所需精度 |
彈性模量自補(bǔ)償系數(shù) | ||
6 | 蠕變補(bǔ)償代號(hào) | 1.彈性體固有蠕變;2.防護(hù)膠;3.密封形式;4.工藝方法;5.所需精度 |