实验二 电阻应变片灵敏系数的测定

一、  实验目的

1、    了解电阻应变片相对电阻变化与所受应变之间的关系。

2、    熟悉静态电阻应变仪及静应变测量的基本方法。

3、    掌握电阻应变片灵敏系数的测定方法。

二、  实验仪器和设备

1、    带加载装置的等强度梁装置，温度补偿块

2、    在梁上沿轴向正反两面各粘贴3枚应变片

3、    静态电阻应变仪

4、    三点挠度计

三、  实验原理

原理：

f：梁的挠度

h：梁的厚度

l：挠度计的半跨度

因此只需测量电阻应变仪的指示应变，梁的挠度即可求得该电阻应变片的灵敏系数。

四、  实验步骤

1、    安装等强度梁和挠度计，将6枚应变片按1/4桥接入应变仪，将温度补偿块接入公共补偿，力传感器接入专用测量桥路

2、    给梁加卸载2-3次，记录挠度计上千分表初始读数，是指应变仪测量参数，并在无载荷下对各通道进行电阻预调平衡。

3、    给梁连续分五级加载，记录各级载荷大小P、千分表读数f和应变仪各通道读数，记录。

4、    取各应变片的总平均值为灵敏系数，并计算相对标准偏差

五、  实验数据

h=10mm，l=80mm

标准偏差=0.1477

有图可见

误差：由于横向效应的存在，使得只有在使用条件与标定条件相同时才准确，应变片用于双向应力场时，彦栅宽方向的应变可能导致明显的读数误差，一致欲得到任何给定方向的应变，都需要垂直的安装两片。得到两个应变读书，进行修正计算才行。

第二篇：实验一电阻应变片灵敏系数测定

实验一电阻应变片灵敏系数测定

一、电阻应变片简介

电阻应变片是把应变转换为电阻变化的转换器，是利用金属导线电阻随其变形发生电阻值改变而测量变形的工具，可将位移、应变、速度和加速度等等一些非电量转换为电信号进行测量，目前应用非常广泛。

1. 结构

电阻应变片由金属丝栅、基底、粘结剂、覆盖层和引出线组成。

图1-1电阻应变片基本结构

应变片上的电阻丝紧粘在基底上，将基底是用胶水贴在测量应变的地方，并且电阻丝随构件一起变形。由于电阻丝是分布在l×a 的面积内，所测出的应变值为使用面积的平均应变值。

2. 原理

金属导线电阻值R与材料性质、横截面积和长度有关，其关系为：R=?

长?l，应变??

对R=?l。金属导线受轴向拉伸时，伸F?l，应变量常用微应变??表示，?x?1000??。ll取全微分：F

dR??ldFdl?d???l2FFF

设导线横截面直径为D，有

?D2

F?4

dF?F

dF??DdD2?D?dDdDdl?2??2???2??Dl?D2dR1?R?ldF????dl?d???l2?FF??F

dRdld?dF???Rl?F

???2???d?

?

dR?K0??。R?

?R/RdR当测得应变片的灵敏系数K0?，再测得后，即可得到金属丝的应变ε。?R设K0?1?2??，则

3. 粘贴要求

①贴片处容器表面用10#砂布打磨平整光洁，无油漆，锈斑，凹坑等缺陷。为使电阻片贴上后无滑

动，最后要采用45 o方向交叉打磨方法。

用干净脱脂棉蘸丙酮（酒精）等溶剂去除污垢，直到用清净棉纱擦后无黑斑为止。

③电阻应变片用502等胶水粘贴，胶层要薄而匀，粘好后用手指垫上塑料薄膜压出多余胶水和空气

泡注意单向挤压，并将应变片固定到预定位置和方向。

固定一定时间后，待胶水干透，或用红外线灯泡烘烤。

电阻片与容器间绝缘电阻要求在100-200兆欧，可用万用表或兆欧表测量。

应变片表面可简单防潮处理，用石蜡等封上表面。

用接线端子一端接上电阻应变片引出线，另一端接上导线即可等待使用。

应变片粘贴工艺过程为：

试件表面处理→化线定位→粘贴→粘接剂固化→烘干→检查→接线→防潮。

二、实验目的与要求

1）掌握电阻应变片灵敏系数的测量方法

2）掌握电阻应变仪的使用方法并提高电测法的实验技能

3）了解电阻应变片粘贴工艺的全部过程及粘贴技术

4）分析实验结果，找出误差原因

三、测试装置

灵敏系数K值是应变片的主要技术指标之一，K值误差的大小直接影响应变测量结果。K值的大小与应变片敏感栅的材料（金属丝栅）、几何形状，测定时的试件材料及应力状态有关，并与应变片的组成材料和粘贴剂等有关。因此，K值是应变片的一个综合指标，一般需用实验方法确定。

1. 测定装置

测定是在单向应力状态下进行的，通常可用纯弯曲梁或等强度梁来测定。本实验采用等强度梁装置，在梁的悬臂端点A处加力P，梁截面上产生弯曲应力为单向应力状态。梁上表面受拉伸，轴向应变??为正值。因是等强度梁，??在梁的主要部分都相等。见图1-2

注意：为满足梁等应力的要求，加力点A必须为应变片与梁中线相重合。

2. ??值的确定 d?②④⑤⑥⑦

??值是梁在单向应力状态下轴向拉伸或压缩应变，可用下述方法确定：

①用测定梁的挠度确定??

等强度梁表面上的应变??为挠度f之间的关系用下试表示：

?x?fah

la2

fa 百分表测点处梁的挠度，㎜。

h 等强度梁厚度，㎜。

la 等强度梁固定端到百分表测点之距离，㎜。测定时将百分表置于等强度梁加力点A处，在A点处加力时，a处挠度可由百分表读出。用此法求应变??，可避免梁材料的弹性模量E值所带来的误差，但梁的挠度f不易测准。

工作段

l1

A

h la

砝码P ?y

b1=10 b X

l=320

l1=346

图1-2 等强度梁示意图

②用公式计算??

由材料力学弯曲应力计算公式，梁任一截面表面应力为：

??M

WZ

M 贴片处截面的弯矩?kg?cm?

Wz 贴片处截面的抗弯截面模量（㎝3）

??E?? ??M

WZ?E

E 等强度梁材料的弹性模量

用此法受等强度梁尺寸和材料弹性模量的测量精度影响较大。

3. 应变片电阻相对变化△R/R的测定

①电阻应变仪测定法

本法利用精度较高的应变仪，将工作片加补偿片接入应变仪，把仪器的灵敏系数旋钮对准任意值K仪（K仪是应变仪指示的灵敏系数，为计算方便，一般取K仪=2），将仪器调平衡，然后在等强度梁上加载P， 由应变仪上即可读得?仪等时对应的电阻相对变化为：

?R?K仪.?仪R

②并联电阻测定法

将待测定的电阻应变片与补偿片接入电阻应变仪，调整好应变仪的平衡。给梁加载P，这时应变片上读出相应的应变值?读。去掉载荷，使应变仪回到初始的平衡，在待测K的应变片上并联—电阻，可调节电阻箱改变并联电阻值，使电阻应变仪读数在数值上与加载所产生的?读相同，在电阻箱上可读出并联R并的大小，由此可算出对应于??的电阻应变片的△R值。

计算如下： 111 （ RB = R并） ??RRIRB

片） 1RI?RB? （补偿RRI?RB

RI?R??R （工作片）

RI?RBRI2 图1-3工作片与补偿片?R?RI??RI?RBRI?RB

所以

本实验采用①法。

4. K值的确定RI?R? RIRI?RB

?R?K仪.ε仪=2 ?ε仪R

此时，与ε仪对应的真实应变??，仍用前面方法同时测出：

K=K仪ε仪/??=2?ε仪/??

注意： ??和?R应同时测出。R

对每个应变片加、卸载三次，三次循环所得的三个灵敏系数平均值，即为此片的灵敏系数。

六．误差分析

1）系统误差有：由某些固定不变的因素引起的。原因有：①测量仪器方面的因素（仪器设计上的缺陷、

零件制造不标准、安装不正确等）。②环境因素（外界温度、温度及压力变化引起的误差）。③测量方法因素（近似的测量方法或近似的计算公式等引起的误差）。④测量人员的习惯偏向等。

2）随机误差：由某些不易控制的因素造成的。在相同条件下作多次测量，其误差数值和符号是不确定的，

即时大时小，时正时负，无固定大小和偏向。因此，多次测量值的算术平均值接近于真值。

3）粗大误差：与实际明显不符的误差，主要是由于实验人员粗心大意，如读数错误、记录错误、操作失

败所至。这类误差往往与正常值相差很大，应在整理数据时依据常用的准则加以剔除。

必须指出，上述三种误差之间，在一定条件下可以相互转化。