1、1山東大學模具工程技術研究中心一.電阻應變儀一般介紹 由于電阻應變片的相對變化很小，因此必須設計專門的儀器對上述應變轉化成的電阻相對變化進行測量，最后用應變的標度指示出來。該類儀器就是應變儀，它由測量電路和放大器構成。 類類 別別 測量應變信號測量應變信號 測量頻率范圍測量頻率范圍 靜態電阻應變儀靜態電阻應變儀 靜態應變靜態應變 0 15Hz 靜動態電阻應變儀靜動態電阻應變儀 單點動態應變測量單點動態應變測量 200Hz 動態電阻應變儀動態電阻應變儀 周期或非周期動態應變周期或非周期動態應變 多通道多通道 5KHz 超動態電阻應變儀超動態電阻應變儀 動態應變：爆炸、高速沖擊動態應變：爆炸、高速

2、沖擊 幾十幾十 KHz 遙測應變儀遙測應變儀 無線電傳輸信號原理無線電傳輸信號原理 測量旋轉體、運動件測量旋轉體、運動件 2山東大學模具工程技術研究中心電橋分類：電橋分類：按橋壓分：按橋壓分： 直流電橋；直流電橋；交流電橋交流電橋按輸出方式分：按輸出方式分： 功率電橋按低阻抗負載）功率電橋按低阻抗負載） 電壓電橋按高阻抗負載）電壓電橋按高阻抗負載） 電阻應變片的信號調理電路電阻應變片的信號調理電路: : 由于將應變等機械量轉換為電阻的變化，此變化的數由于將應變等機械量轉換為電阻的變化，此變化的數量是很微弱的，因此須采用高精度的測量電路量是很微弱的，因此須采用高精度的測量電路電橋測電橋測量電路。

3、量電路。 二.測量電橋測量電橋的任務：把電阻的變化量轉化成電壓或電流的的變化量，以便于后續儀表的計量與測量。3山東大學模具工程技術研究中心常用的幾個術語常用的幾個術語:全橋：全橋：半橋：半橋：相對橋臂相對橋臂相鄰橋臂相鄰橋臂鄰臂鄰臂對臂對臂全橋全橋半橋半橋4山東大學模具工程技術研究中心043214231)(URRRRRRRRUH4231RRRR44332211221210)(RRRRRRRRRRRRUUH直流電橋平衡條件：直流電橋平衡條件：即：相對橋臂電阻之積相等。即：相對橋臂電阻之積相等。當平衡電橋橋臂電阻發生變化時，其輸出電壓為：當平衡電橋橋臂電阻發生變化時，其輸出電壓為：5山東大學模具工

4、程技術研究中心RRia)a)等臂全橋等臂全橋 RRRRR4321RRURRRRRUUH440432106山東大學模具工程技術研究中心b)等臂半橋 baRRRRRR4321 ,21021044RRURRRRUUaaHaRRRRRRRRbaba , ,3241對稱半橋：R3、R4為固定電阻 非對稱半橋： R1、R4為固定電阻 412041201)1 ()(RRRaaURRRRRRRRUUaaababaH非對稱半橋的輸出還與橋臂阻值比有關。7山東大學模具工程技術研究中心RR00RKRR04231H41UKU上式為電橋加減特性表達式。電橋輸出的八字原則：電橋輸出的八字原則： 相鄰相減，相對相加。相鄰相

5、減，相對相加。8山東大學模具工程技術研究中心4231ZZZZ或或4321ZZZZ相對橋臂阻抗之積相等相對橋臂阻抗之積相等9山東大學模具工程技術研究中心直 流 電 橋交 流 電 橋輸出的是正或負的直流電壓，與應輸出的是正或負的直流電壓，與應變同頻率變化。變同頻率變化。輸出的是正弦調幅波；輸出的是正弦調幅波；從輸出電壓的正或負，可以判斷是從輸出電壓的正或負，可以判斷是拉應變還是壓應變。拉應變還是壓應變。可通過輸出與參考橋壓的相位相同或可通過輸出與參考橋壓的相位相同或是相反來判斷拉、壓應變的關系；是相反來判斷拉、壓應變的關系；只要電阻調平衡。只要電阻調平衡。既有電阻調平衡，又有電容調平衡。既有電阻調

6、平衡，又有電容調平衡。10山東大學模具工程技術研究中心1機械標定法：在等強度梁上貼好與測點相同規格的應變片，測量系統的狀態維持測試時的狀態不變，給梁加載，使它產生一個標準應變，此時應變儀上輸出一個大小一定的電信號與該標準應變相對應，以此電信號為基準，來度量對應于被測動應變的電信號所代表的應變值。缺點：現場使用不方便。優點：不需要修正。11山東大學模具工程技術研究中心橋臂并聯標定電阻橋臂并聯標定電阻標定和測試的示波圖標定和測試的示波圖標定應變：12山東大學模具工程技術研究中心 標定電橋法： 電壓標定法：標定精度較高。13山東大學模具工程技術研究中心（2零讀數法：利用一些調節元件(可調電阻)使電橋

7、恢復平衡，然后記下調節元件的調節量，從而計算被測量的大小。這時，指示電表只起平衡指示作用。一般靜態測試儀器如靜態應變儀常采用這種讀數方法。14山東大學模具工程技術研究中心KK 應變片的靈敏系數 應變儀的靈敏系數 讀數應變雙電橋零讀數法雙電橋零讀數法的原理圖的原理圖15山東大學模具工程技術研究中心 靜態電阻應變儀由電橋、振蕩器、交流放大器、相敏檢波器、指示電表等組成16山東大學模具工程技術研究中心 多采用交流供橋、載波放大的形式。 由電橋、標定電路、振蕩器、放大器、相敏檢波器、濾波器等組成。17山東大學模具工程技術研究中心18山東大學模具工程技術研究中心（五應變儀的使用：(1)應變儀的選用原則

8、應變儀的工作頻率應大于被測量的最高次諧波分量的頻率，以保證不產生幅頻失真和相頻失真。應變儀的最大量程應大于被測應變的最大值，并應使其輸出不超過最大線性輸出量，以保證不產生非線性失真。應變儀的輸出形式應與記錄儀相適應，并注意它們之間的阻抗匹配。對于靜態測量，應根據測試精度要求和測試量來選擇儀器的分辨率最小應變讀數和測量點數配預調平衡箱）。19山東大學模具工程技術研究中心應變儀的使用：（2應變儀的操作要點：按實測需要確定接橋形式，測點與儀器間的連線應采用金屬屏蔽線，導線要固定，接地點要正確。根據被測信號的大小，正確選擇衰減器的檔位，使其輸出既有一定的幅度，又不產生非線性失真。連接記錄器，并注意其阻

9、抗匹配。對于電標定，其標定應變應根據被測信號的最大值來選用，一般標定應變2/3被測最大值儀器的預調平衡應在“預調平衡的檔位上進行。20山東大學模具工程技術研究中心21山東大學模具工程技術研究中心22山東大學模具工程技術研究中心23山東大學模具工程技術研究中心24山東大學模具工程技術研究中心25山東大學模具工程技術研究中心26山東大學模具工程技術研究中心溫度效應溫度效應 (1) (1)溫度變化引起的電阻變化溫度變化引起的電阻變化 (2) (2)被測試件與應變片膨脹系數不同引起的附加應變被測試件與應變片膨脹系數不同引起的附加應變tRR柵1tKRR柵構-2tKtRRt柵構柵-例如：例如：一鎳鉻絲片，

10、一鎳鉻絲片，標距標距貼在單向應力的鋼件上，貼在單向應力的鋼件上，當當62lb1t50t2/100cmkgt34. 2K 27山東大學模具工程技術研究中心KURRKRRURRRURRUUttH4)(14 )KRRRKTT1)(1121半橋接法(溫度補償）：11tRKRR22tRR工作片與補償片應該相同；補償板與零件的材料應相同；兩者的溫度條件必須相同；補償片與工作片在電橋的相鄰橋臂上。28山東大學模具工程技術研究中心tRKRR1tRKRR2)1 (11)(1121KRRKRRRKTT)1 (414 )(1400210KUKRRURRRUUH半橋接法(溫度補償）：29山東大學模具工程技術研究中心（2 2在試件上找到與測點的應變符號相反、比例關系已知、溫度在試件上找到與測點的應變符號相反、比例關系已知、溫度條件相同的另外一個點，則不必另外制作專用于粘貼補償片的補條件相同的另外一個點，則不必另外制作專用于粘貼補償片的補償塊，而在這兩點上分別粘一片特性相同的應變片，也可實現溫償塊，而在這兩點上分別粘一片特性相同的應變片，也可實現溫度補償。度補償。KUKRRURRRUUH2)2(14 )(14002102)2(11)(1121KRRKRRRKTTtRKRR1tRKRR2半橋接法：30山東大學模具