杠杆应变仪的工作原理

❶ 应变片的工作原理

应变片的工作原理是基于应变效应制作的，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化。

应变片是由敏感栅等构成用于测量应变的元件，使用时将其牢固地粘贴在构件的测点上，构件受力后由于测点发生应变，敏感栅也随之变形而使其电阻发生变化，再由专用仪器测得其电阻变化大小，并转换为测点的应变值。

应变片有很多种类。一般的应变片是在称为基底的塑料薄膜（15-16μm）上贴上由薄金属箔材制成的敏感栅（3-6μm），然后再覆盖上一层薄膜做成迭层构造。

应变片很好地利用了导体的物理特性和几何特性。当一个导体在其弹性极限内受外力拉伸时，其不会被拉断或产生永久变形而会变窄变长，这种形变导致了其端电阻变大。相反，当一个导体被压缩后会变宽变短，这种形变导致了其端电阻变小。通过测量应变片的电阻，其覆盖区域的应变就可以演算出来。应变片的敏感栅是一条窄导体条曲折排列成的一组平行导线，这样的布置方式可将基线方向的微小变形累积起来以形成一个较大的电阻变化量累计值。 应变片的测量对象只有其所覆盖区域的变形量，足够小的应变片可在诸如有限元式的应力分析当中使用。

❷ 应变效应的测量原理

学术解释

反变效应
1、电阻值将发生变化这种现象称为“应变效应”.根据应 变效应将应变片粘贴于被测材料上被测材料受到外界作用产生的应变就会传送到应变片上使应变片的电阻值发生变化通过测量应变片电阻值的变化就可得知被测机械量的大小。

应用
应变效应应用范围十分广泛，可测量应变、应力、力矩、位移、加速度、扭矩等物理参量。电阻式应变片应用模式有两种，一是将应变片粘贴于弹性刚体上组成平衡电桥，然后接到转换电路，构成专用应变传感器；二是将应变片粘贴于被测物体上，然后接到专用应变仪直接读取应变量。

1.专用应变传感器的应用

1)应变式力传感器

应变式力传感器结构见图14-6。两种应变式力传感器均为一端固定，一端为自由的弹性敏感装置，当有力作用其上时，敏感装置受力发生蠕变。测量前平衡电桥的四组应变片已做调零处理。受力蠕变时平衡条件被破坏，使输出电压或电流产生跃变，其跃变值直接反映受力大小。

2)应变式加速度传感器

应变式加速度传感器结构如图14-7所示。将传感器固定于被测体上，当被测体发生水平加速度α时，因惯性质量块将产生与加速度方向相反的力F，该力使支撑梁弯曲，梁的表面发生蠕变，致使组成平衡电桥的应变片阻值发生变化。结果同力传感器一样，使输出电压或电流产生跃变，其跃变值直接反映加速度的大小。

3)应变式扭矩传感器

应变式扭矩传感器结构见图14-8。

使机械部件转动的力矩称为转动力矩，任何转动部件在转动力矩的作用下，都会产生不同程度的扭曲变形，尤其是表面蠕变，所以一般也称转动力矩为扭矩。图14-8中卷筒扭矩的大小用T=FD/2来表示。当转动轴表面产生蠕变时，也会使组成平衡电桥的电阻应变片阻值发生变化，同理输出电压或电流产生跃变，其跃变值直接反映扭矩的大小。

4)压阻式压力传感器

一体化压阻式压力传感器是利用半导体材料的压阻效应和集成工艺研发出的一种固态传感器，它没有可动部件。压变片采用硅片光刻制成，平衡电桥及输出放大电路均密封在保护壳体中，所以也称固态传感器。它在工业测量中多用于与应变有关的力、重力、压力、压差、液位、真空度等物理参数的测量。

压阻式压力传感器的结构见图14-9。方形虚线区为固态传感器的压力承受区，也是传感器的核心部分，它采用光刻技术在单晶硅膜片上制成四个等值电阻，并组成平衡全桥。压阻R2、R4距受压中心较近，且长边受压，它们所感受的应变应为正值(拉应变)；压阻R1、R3距受压中心较远，且短边受压，它们所感受的应变应为负值(压应变)。与上述原理一样，当固态传感器中心受压时，也会造成电桥平衡破坏，其输出电压直接反映受压值的大小。

压阻式固态传感器可以测量储罐液位见图14-10。

测量时将重锤落在基准板上，此时的液位视值应为PI=H1pg。p为被测介质混合密度；g为重力加速度；P1为所测介质重力。

将P1=Hlpg整理代人H =H1+H2式，有：

这种投入式液位计可测范围较宽，并且不受被测介质性质的影响，测量准确度与混合密度p和被测介质是否静止有关。

文献来源
研究 "应变效应" 相关问题的主要学者

陈曼娥 、王庆松 、蒋晓江 、何明利 、许志强、 王景周、 杨冰、 赵永翔、 白象忠 、谭文锋。

出版 "应变效应" 相关文献的期刊

厦门大学学报 、解放军医学杂志 、物理学报、 半导体学报 、传感技术学报 、地震 、核动力工程、

中风与神经疾病杂 、电子学报、 中国危重病急救医。

❸ 杠杆应变计测量应变的检测方法属于哪一种

但干变硬计量应变的检测方法属于哪一种是第二

❹ 电阻应变片的原理是什么啊

电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形的变化而发生变化。也就是当试件受力在该处沿电阻丝方向发生线变形时，电阻丝也随着一起变形（伸长或缩短），因而使电阻丝的电阻发生改变（增大或缩小），变化值和应变片粘贴的构件表面的应变成正比,最后通过应变仪的惠斯顿电桥将电阻信号转换成电压信号，再通过应变仪进行放大、滤波、模数转换等就可以显示出应变值，有的在软件里输入弹性模量，可以直接显示应力值，还可以进行应变花计算等功能，如靖江市泰斯特电子有限公司的软件就可以~

❺ 张力传感器的工作原理

张力传感器(tension sensor) ：张力传感器是张力控制过程中，用于测量卷材张力值大小的仪器。张力传感器适用于各种光纤、纱线、化纤等的张力测量；广泛应用于电子、化工、纺织、造纸、机械和工业自动化测控领域。

工作原理：

①用于制药、应变片型是张力应变片和压缩应变片按照电桥方式连接在一起，当受到外压力时应变片的电阻值也随之改变，改变值的多少将正比于所受张力的大小。

②微位移型是通过外力施加负载，使板簧产生位移，然后通过差接变压器检测出张力，由于板簧的位移量极小，大约±200μm，所以称作微位移型张力检测器。

另外，由外形结构上又分为：轴台式 、穿轴式、悬臂式等。

三滚轮式张力传感器

❻ 电阻应变片式传感器的工作原理是什么

工作原理：弹性体(弹性元件、敏感梁)在外部作用下产生弹性变形，因此粘贴在弹性体表面上的电阻应变计(转换元件)也随之产生变形。电阻应变仪变形后，其电阻值会发生变化(增加或减少)，然后通过相应的测量电路将电阻变化转换成电信号(电压或电流)，从而完成将外力转换成电信号的过程。

拓展：

电阻应变式传感器是使用电阻应变计作为转换元件的电阻传感器。电阻应变传感器由弹性敏感元件、电阻应变片、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成各种结构形式。弹性敏感元件被测得的力变形，并使附着其上的电阻应变片变形。电阻应变计将变形转化为电阻值的变化，从而可以测量各种物理量，如力、压力、扭矩、位移、加速度和温度。

❼ 应变片工作原理 能测压应力么

将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。应变片就是应用这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。一般应变片的敏感栅使用的是铜铬合金，其电阻变化率为常数，与应变成正比例关系。即：

其中，R：应变片原电阻值Ω（欧姆）
ΔR：伸长或压缩所引起的电阻变化Ω（欧姆）
K：应变片的灵敏系数（常量，由应变片的生产厂家提供）
ε：应变
不同的金属材料有不同的比例常数K。铜铬合金的K值约为2。这样，应变的测量就通过应变片转换为对电阻变化的测量。但是由于应变是相当微小的变化，所以产生的电阻变化也是极其微小的。
要精确地测量这么微小的电阻变化是非常困难的，一般的电阻计无法达到要求。为了对这种微小电阻变化进行测量，我们使用带有惠斯通电桥的专用应变测量仪。

❽ 动态电阻应变仪原理

原理如下：

动态应变仪的组成部分：电桥、放大器、相敏检波器、滤波器、振荡器、电源。

动态应变仪各部分的作用如下：

电桥：将应变片电阻的变化转行成电流或电压信号。

振荡器：供给正弦波交流电压作为电桥的工作电压，并通过信号电压对它进行调幅，输出调幅电压信号送入放大器，同时它也为相敏检波器提供参考电压。

放大器：由于电桥输出的信号非常微弱，必须经过放大器将电桥送来的调幅电压进行不失真放大。

相敏检波器：它既具有检波器的作用，又能完成辨别被测信号的相位（如应变信号的拉伸或压缩性质）的任务，实现解调．

低通滤波器：由于通过相敏检波后，波形中还包含着载波及其高次谐波，因此需要通过低通滤波器滤掉被测应变信号以外的高频成分，得到信号的原形。

(8)杠杆应变仪的工作原理扩展阅读：

动态信号测试分析系统采用标准便携式进口机箱，全屏蔽机箱结构设计，有效的提高了现场抗干扰能力；USB2.0高速数据传输接口；采用德国进口ODU接插件，更好的保证了小信号的可靠传输；功能丰富的控制分析软件，以及模态分析软件，用户可以很方便的对采集数据进行操作和处理。

系统可对应变应力，荷重，速度，加速度，位移，扭矩等物理量进行精确测量和分析，可以配套使用所有电压，电阻、电荷输出型传感器；广泛应用于航空航天，桥梁建筑，工矿企业，高等院校研究设计，国防军事等领域。

❾ 应变仪的种类

应变仪的种类很多，按测量原理可分为机械式应变仪(杠杆式、伸缩式、划痕式等)、 机械-光学式应变仪、光学应变仪、声学应变仪和电学应变仪（电阻式、电容式、电感式、电压式等）。
应变仪按频率响应范围可分为静态应变仪、静动态应变仪、动态应变仪和超动态应变仪。其中静态电阻应变仪和动态电阻应变仪应用较多。静态电阻应变仪用电学方法测量不随时间变化或变化极为缓慢的静态应变。它由测量电桥、放大器、显示仪表和读数机构等组成。贴在被测构件上的电阻应变计接于测量电桥上。构件受载变形时，测量电桥有电压输出，经放大器放大后由显示仪表指示出相应的应变值。静态电阻应变仪每次只能测出一个点的应变。进行多点测量时可配以预调平衡箱。所有测点的应变计均预先接在平衡箱各点上，然后靠开关逐点转换接入应变仪。动态电阻应变仪应用于测量随时间变化的动态应变,其工作频率一般在5千赫以下。它由测量电桥、放大器和滤波器等组成。为了同时测量多个动态应变的信号,应变仪一般有多个通道,每个通道测量一个动态应变信号。动态应变是随时间而变化的，须将应变的动态过程记录下来，因此动态应变仪要与记录器配套使用，记录结果可直接反映被测应变信号的大小和变化。一般动态电阻应变仪的输出为电流信号，常配以光线示波器作为记录器，也可配用磁带机作为记录器。
目前随着电子技术的发展，市场上出现了数字式应变仪，并发展成可打印记录，可进行多点应变快速测量。现在又发展了数据采集装置和系统。它由计算机进行操作，可进行实时数据采集、传送、储存和处理。综上所述其市场的应变仪分为以下几种： 主要用于静态应变或静力实验中有关力学量的测量。静态应变仪特点：1、量程：0～±99999με
2、应变分辨率：0.1με
3、时漂：0.3με/4h
4、非线性：0.01%
5、采样频率：10Hz
6、应变测量误差：≤ 0.01%×测量值±0.2με
7、内置打印机，可任意打印各通道的通道号、应变值及当前时刻
8、可接1/4 桥,所有通道共用一个补偿片
9、人性化机箱，键盘及显示器与仪器底面成120°
10、每个通道,手动软件清零，无需预调平衡箱
11、交直两用、便携（直流时须配蓄电池）
12、大液晶6位数字显示
13、可直接连接PC机（不能与打印机同时工作。可选配相关应变、应力测试记录软件）
14、可存储400条测试记录
15、针对各种应变片，可灵活设置其灵敏度系数
16、适于各种材质，泊松比可设置
17、长寿命触摸按键
18、内置万年历及时钟，掉电保护
19、适用应变片阻值：120Ω±2%、350Ω±2%、1000Ω±2%
20、调零平衡范围：80%×应变测量范围
21、仪表使用温度：-20℃～+60℃，相对湿度：(10～85)%RH
22、仪表存储温度：-40℃～+80℃，相对湿度：(10～85)%RH
23、外形尺寸(长×宽×高)：407×245×145 （mm3） ]除了可测静态应变外，还可测量较低频的动态应变，可自动测量、显示、记录多点应力、应变变化。采集系统具体特点如下：1、内置4个应变板卡，每个板卡上集成8路高速、高精度、并行、同步应变测试单元，整机相当于32台高速动态应变仪集成
在一块主板上
2、32路应变同步误差<0.1μs
3、每个应变测试单元包括：调理放大、滤波、数模转换、数据处理、通讯
4、RS485接口：波特率最高可达115200bit/s，巡检速度：25圈/s(32路)
5、USB接口：最高巡检速度：1000圈/s(32路) 、1200圈/s(24路)、2400圈/s(16路) 、4800圈/s(8路)
6、应变采样巡检速度可设置：4800圈/s、2400圈/s、1200圈/s、600圈/s、300圈/s、100圈/s、50圈/s、10圈/s
7、可接全桥、半桥、单臂，具有5种应变计算方法，多种接桥方式可同时工作
8、可多个采集箱级联使用，增加通道数; 可外部连接同步按钮
9、每路通道量程：0～±99999με
10、每路通道测差静态基本误差：±0.1με 、动态基本误差最大：±0.5με
11、每路通道应变分辨率：0.1με
12、含一套动、静态应力应变测试软件，，可记录并回放各通道的应力应变数值及曲线。 1、4路独立应变采集通道，对应4个独立电桥
2、4路应变同步误差<0.1μs
3、每个应变测试单元包括：调理放大、滤波、数模转换、数据处理、通讯
4、测试结果输出速度：400Hz@4ch、1kHz@3ch、2kHz@1ch
5、接口：RS422、RS232、Ethernet、Wi-Fi
6、可接全桥、1/2桥、1/4桥，具有3种应变计算方法
7、调零平衡范围：80%×应变测量范围
8、量程：0～±60000με
9、测量基本误差：0.01%×测量值±0.1με
10、应变分辨率：0.1με
11、应变片灵敏度可设置，并存在仪器内部
12、温漂：±0.15με/℃ typ
13、时漂：≤0.1με/4h 可长期监测应变
14、应变检测非线性：≤0.002%
15、可长导线补偿,去除导线电阻引起的系统误差
16、测试数据也可选择保存在SD卡上（选配）
17、适用应变片阻值：120Ω±2%、350Ω±2%、1000Ω±2%
18、接口为压线端子
19、可视通讯距离：≤200m（空旷）
20、锂电池持续测量时间：8h（选配）
21、天线外置
22、含一套应力应变测试软件，可记录并回放各通道的应力应变数值及曲线
23、可组成无线网络（须增加无线AP）

❿ 设计出测量螺栓应变的测试系统,画出应变仪原理框图并描述其工作原理

联接部分包括M16空心螺栓、大螺母、垫片组成。空心螺栓贴有测拉力和扭矩的两组应变片，分别测量螺栓在拧紧时，所受预 拉力和扭矩。空心螺栓的内孔中装有M8螺栓，拧紧或松开其上的手柄杆，即可改变空心螺栓的实际受载截面积，以达到改变联接件刚度的目的。

被联件部分由上板、下板和圆环组成，圆环上贴有应变片，测量被联接件受力的大小，中部有锥形孔，插入或拨出锥塞即可改变圆环的受力，以改变被联接件系统的刚度。

实验台采用双顶杆四导杆加载装置，加载平稳，避免过大偏载的产生，测试结果稳定可靠。

加载部分由蜗杆、蜗轮、挺杆和弹簧组成，挺杆上贴有应变片，用以测量所加工作载荷的大小。