测试技术的工程应用.pptx
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1、山东理工大学机械学院一、一、应力、应变测量的组桥原则应力、应变测量的组桥原则常用的力测量方法是用应变片和应变仪测量构件的表面应变,根据常用的力测量方法是用应变片和应变仪测量构件的表面应变,根据应变和应力、力之间的关系,确定构件的受力状态。应变和应力、力之间的关系,确定构件的受力状态。应变片的布置和电桥组接(简称布片组桥)应根据被测量和被测应变片的布置和电桥组接(简称布片组桥)应根据被测量和被测对象受力分布来确定。还应利用适当的布片组桥方式来消除温度变化、对象受力分布来确定。还应利用适当的布片组桥方式来消除温度变化、复合载荷作用的影响和达到提高测量灵敏度的目的。应变电桥组桥是复合载荷作用的影响和
2、达到提高测量灵敏度的目的。应变电桥组桥是在应变仪上实现。在应变仪上实现。1应变仪应变仪电阻应变片的电阻变化很小,测量电桥的输出信号也很小,不足以推电阻应变片的电阻变化很小,测量电桥的输出信号也很小,不足以推动显示和记录装置,因此需将电桥的输出信号用一个高增益的放大器动显示和记录装置,因此需将电桥的输出信号用一个高增益的放大器进行放大,以实现将应变信号转变成有一定驱动能力的电压或电流信进行放大,以实现将应变信号转变成有一定驱动能力的电压或电流信号输出,以便连接计算机进行数据处理和便于连接各种记录仪器,完号输出,以便连接计算机进行数据处理和便于连接各种记录仪器,完成这一任务的仪器称应变仪。成这一任
3、务的仪器称应变仪。第一节第一节 应变、力与力矩的测量应变、力与力矩的测量山东理工大学机械学院(1)静态电阻应变仪)静态电阻应变仪主要测量静载荷作用下物理量的变化,其应变信号变化十分缓慢或变主要测量静载荷作用下物理量的变化,其应变信号变化十分缓慢或变化一次后能相对稳定。静态应变仪一般是载波放大式的,使用零位法化一次后能相对稳定。静态应变仪一般是载波放大式的,使用零位法进行测量,进行多点测量时需选配一个预调平衡箱。各传感器和箱内进行测量,进行多点测量时需选配一个预调平衡箱。各传感器和箱内电阻一起组桥,并进行预调平衡。预调或实测时需另配一手动或自动电阻一起组桥,并进行预调平衡。预调或实测时需另配一手
4、动或自动的多点转换开关,依次接通测量。如的多点转换开关,依次接通测量。如YJ-5型静态电阻应变仪。型静态电阻应变仪。(2)静动态电阻应变仪)静动态电阻应变仪静动态电阻应变仪测量静态应变为主,也可测量频率较低的动态应变。静动态电阻应变仪测量静态应变为主,也可测量频率较低的动态应变。YJD-1和和YJD-7型静动态电阻应变仪工作频率分别为型静动态电阻应变仪工作频率分别为010Hz和和0100Hz。(3)动态电阻应变仪)动态电阻应变仪动态应变仪与各种记录仪配合用以测量动态应变。测量的工作频率可动态应变仪与各种记录仪配合用以测量动态应变。测量的工作频率可达达02000Hz。个别可达。个别可达10kHz
5、。动态应变仪具有电桥、放大器、相。动态应变仪具有电桥、放大器、相敏检波器和滤波器等。动态应变仪用敏检波器和滤波器等。动态应变仪用“偏位法偏位法”进行测量,可测量周进行测量,可测量周期或非周期性的动态应变。如期或非周期性的动态应变。如YD-15型动态电阻应变仪。型动态电阻应变仪。(4)超动态电阻应变仪)超动态电阻应变仪工作频率高于工作频率高于10kHz的应变仪称超动态应变仪,用于测量冲击等变化的应变仪称超动态应变仪,用于测量冲击等变化非常剧烈的瞬间过程。超动态电阻应变仪工作频率比较高,要求载波非常剧烈的瞬间过程。超动态电阻应变仪工作频率比较高,要求载波频率就更高,因此,多采用直流放大器。频率就更
6、高,因此,多采用直流放大器。山东理工大学机械学院2直流电桥的输出加减特性直流电桥的输出加减特性直流电桥的输出电压为:直流电桥的输出电压为:山东理工大学机械学院若在力作用下所产生的电阻变化分别为若在力作用下所产生的电阻变化分别为R1、R2、R3和和R4,初始状态电桥的各臂阻值又相等,即,初始状态电桥的各臂阻值又相等,即R1=R2=R3=R4=R,且考虑到,且考虑到RR,忽略,忽略R的高次项,的高次项,则上式可写成:则上式可写成:当各桥臂应变片的灵敏度当各桥臂应变片的灵敏度K相同时,上式可改写为:相同时,上式可改写为:山东理工大学机械学院3单向应力状态应变测量中组桥及温度补偿单向应力状态应变测量中
7、组桥及温度补偿在轴向力在轴向力P作用下。试件为单向应力状态。沿构件表面的轴线方向贴工作用下。试件为单向应力状态。沿构件表面的轴线方向贴工作片作片R1,在温度补偿板上贴补偿片在温度补偿板上贴补偿片Rt,将二者组成半桥即可测得轴向应,将二者组成半桥即可测得轴向应变变。电桥的输出为:新产品。电桥的输出为:新产品山东理工大学机械学院实现温度补偿必须满足以下条件:实现温度补偿必须满足以下条件:补偿板和试件的材料相同;补偿板和试件的材料相同;工作片、补偿片完全相同;工作片、补偿片完全相同;放在完全相同温度场中;放在完全相同温度场中;接在相邻桥臂。接在相邻桥臂。4拉(压)应变测量中弯矩影响的消除拉(压)应变
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