管道應力應變測量制作：常凱齊永健管道應力應變測量制作：常凱1目錄一電阻應變片應用原理二管道布片方案三數據收集處理目2一電阻應變片應用原理金屬電阻應變片測量系統可分為三個基本環節：1.傳感器：通過彈性元件將力轉變為應變，再由電阻應變計將機械應變轉變為電阻變化量。2.電阻應變儀：放大由電阻應變計組成的電橋所輸出地電壓，以電壓或電流信號輸出。3.指示、記錄裝置：如計算機等。一電阻應變片應用原理金屬電阻應變片測量系統可分為三個基本環3一電阻應變片應用原理電阻應變測量方法：

電阻應變測量方法是將應變轉換成電信號進行測量的方法，簡稱電測法。電測法的基本原理是：將電阻應變片（簡稱應變片）粘貼在被測構件的表面，當構件發生變形時，應變片隨著構件一起變形，應變片的電阻值將發生相應的變化，通過電阻應變測量儀器（簡稱電阻應變儀），可測量出應變片中電阻值的變化，并換算成應變值，或輸出與應變成正比的模擬電信號（電壓或電流），用記錄儀記錄下來，也可用計算機按預定的要求進行數據處理，得到所需要的應變或應力值。其工作過程如下所示一電阻應變片應用原理電阻應變測量方法：4一電阻應變片應用原理電測法具有靈敏度高的特點，應變片重量輕、體積小且可在高（低）溫、高壓等特殊環境下使用，測量過程中的輸出量為電信號，便于實現自動化和數字化，并能進行遠距離測量及無線遙測被測管道顯示記錄儀器應變片放大電路測量電路一電阻應變片應用原理被測管道顯示記錄應變片放大電路測量電路5一電阻應變片應用原理1.應變效應當金屬絲在外力作用下發生機械變形時，其電阻值將發生變化，這種現象稱為金屬的電阻應變效應。2.電阻應變片的結構和工作原理應變片的結構

一電阻應變片應用原理1.應變效應6一電阻應變片應用原理

4231電阻應變片結構示意圖bl柵長柵寬一電阻應變片應用原理4231電阻應變片結構示意圖bl柵7一電阻應變片應用原理1、敏感柵：用合金絲或合金箔制成的柵。柵長l：指兩端圓弧內側或兩端橫柵內側之間的距離，一般為0.2~100mm。柵寬b：敏感柵外側之間的距離。應變片軸線：敏感柵縱柵的中心線。2、基底：用來保持敏感柵的幾何形狀和相對位置。3、蓋層：用來保護敏感柵，常用材料有紙、膠膜、玻璃纖維等。4、引線：用來由敏感柵引出電信號的金屬導線。用鍍錫銅線（通常）制成5、粘結劑：將敏感柵固定在基底上，常用環氧樹脂類和酚醛樹脂類粘結劑。一電阻應變片應用原理1、敏感柵：用合金絲或合金箔制成的柵。8一電阻應變片應用原理工作原理：由物理學可知：金屬導線的電阻率為其中：導線材料電阻率，L導線長度，A導線橫截面積一電阻應變片應用原理工作原理：9當金屬導線沿其軸線方向受力變形時（伸長或縮短），電阻值會隨之發生變化（增大或減小），這種現象就稱為電阻應變效應。將上式取對數并微分，得式中：dL/L為金屬導線長度的相對變化一電阻應變片應用原理當金屬導線沿其軸線方向受力變形時（伸長或縮短），電阻值會隨之10dA/A為導線橫截面積的相對變化。若導線直徑為D，則式中：μ為導線材料泊松比一電阻應變片應用原理dA/A為導線橫截面積的相對變化。一電阻應變片應用原理11式中:

R---金屬絲電阻值的變化量;Ko---金屬材料的應變靈敏系數,它主要由試驗方法確定,且在彈性極限內基本為常數值;ε---金屬材料的軸向應變值,即,因此又稱ε為長度應變值,對金屬絲而言,其值勤在0.24--0.4之間. 一電阻應變片應用原理一電阻應變片應用原理12一電阻應變片應用原理測量電橋的幾種組成方法

合理利用橋路特性可達到以下目的：（1）實現溫度補償；（2）從復雜的變形中測出所需要的應變分量；（3）擴大應變儀讀數，以減小讀數誤差，提高測量靈敏度。

一電阻應變片應用原理測量電橋的幾種組成方法131、半橋接線法在測量電橋的橋臂AB、BC上接應變片，另外兩橋臂AD、CD上接應變儀內部固定電阻R，則稱半橋接線法。由于下半個橋接的固定電阻不感受應變，由公式可得應變儀的讀數應變：實際測量時，可分為兩種情況：1）半橋測量：電橋的兩個橋臂AB、BC接應變片。2）半臂測量：電橋的兩個橋臂AB、BC上，任一橋臂上接工作應變片，而另一橋臂接溫度補償片一電阻應變片應用原理1、半橋接線法一電阻應變片應用原理14一電阻應變片應用原理2、全橋接線法在測量電橋的四個橋臂上都接上應變片。對于等臂電橋，此時應變儀的讀數應變由公式可得出：單臂

半橋全橋一電阻應變片應用原理2、全橋接線法單臂半橋全橋15一常用金屬電阻絲材料的性能一常用金屬電阻絲材料的性能16一幾種常用的國產應變片的技術數據一幾種常用的國產應變片的技術數據17二管道布片方式布片方案要考慮測點的應力狀態、構件的受載情況和溫度補償原則。單向應力狀態測點只貼一個工作片,主方向已知的雙向應力狀態測點貼兩個工作片,如果主方向未知,則在一點貼三個工作片或采用應變花。當管道承受拉、彎、扭的不同載荷時,應根據測試要求確定應變片的布片方法,以消除測量結果中不需要的載荷影響。在溫度沿構件表面變化不大的測試件中,測點可以按位置分組,同一組的工作片共用一個貼在附近的溫度補償片二管道布片方式布片方案要考慮測點的應力狀態、構件的受載18應變花

二管道布片方式00450900應變花二管道布片方式0045090019二管道布片方式管道承受彎曲和扭轉組合作用時，鋼管表面上任意一點可以認為處于平面應力狀態，如圖所示。AABB二管道布片方式管道承受彎曲和扭轉組合作用時，鋼管表面上任意一20二管道布片方式為了測圓筒主應力的大小及方向，在管道的上下表面對應的兩點A、B處分別粘貼2枚電阻應變片，應變片的布片方案為45o應變花。可以按順序選擇不同角度的三枚應變片為一組，測得三個不同方向的應變值，則該點的主應力大小及方向即可算出。二管道布片方式為了測圓筒主應力的大小及方向，在管道的上下表面21三數據收集處理數據采集系統的工作原理：

數據采集系統的硬件由傳感器、數據采集儀和計算機(控制器與分析器)組成。傳感器部分包括各種電測傳感器。傳感器的作用是感受各種物理量,例如力、線位移、角位移、應變和溫度等,并將這些物理量轉變為電信號。

數據采集儀的作用是對所有的傳感器通道進行掃描,將掃描得到的電信號進行數字轉換,轉換成數字量,再根據傳感器特性對數據進行傳感器系數換算(如將電壓數換算成應變或溫度等),然后將數據傳送給計算機,或者將這些數據打印輸出、存入磁盤。計算機是整個數據采集系統的控制器,控制整個數據采集過程三數據收集處理數據采集系統的工作原理：22電阻應變儀的工作原理：電阻應變儀的作用是將電阻應變片接入其電橋電路,將應變的變化信號轉化為電壓信號,經放大器放大后由檢測儀器指示出應變數值,原理見圖2。三數據收集處理電阻應變儀的工作原理：三數據收集處理23管道應力應變測量制作：常凱齊永健管道應力應變測量制作：常凱24目錄一電阻應變片應用原理二管道布片方案三數據收集處理目25一電阻應變片應用原理金屬電阻應變片測量系統可分為三個基本環節：1.傳感器：通過彈性元件將力轉變為應變，再由電阻應變計將機械應變轉變為電阻變化量。2.電阻應變儀：放大由電阻應變計組成的電橋所輸出地電壓，以電壓或電流信號輸出。3.指示、記錄裝置：如計算機等。一電阻應變片應用原理金屬電阻應變片測量系統可分為三個基本環26一電阻應變片應用原理電阻應變測量方法：

電阻應變測量方法是將應變轉換成電信號進行測量的方法，簡稱電測法。電測法的基本原理是：將電阻應變片（簡稱應變片）粘貼在被測構件的表面，當構件發生變形時，應變片隨著構件一起變形，應變片的電阻值將發生相應的變化，通過電阻應變測量儀器（簡稱電阻應變儀），可測量出應變片中電阻值的變化，并換算成應變值，或輸出與應變成正比的模擬電信號（電壓或電流），用記錄儀記錄下來，也可用計算機按預定的要求進行數據處理，得到所需要的應變或應力值。其工作過程如下所示一電阻應變片應用原理電阻應變測量方法：27一電阻應變片應用原理電測法具有靈敏度高的特點，應變片重量輕、體積小且可在高（低）溫、高壓等特殊環境下使用，測量過程中的輸出量為電信號，便于實現自動化和數字化，并能進行遠距離測量及無線遙測被測管道顯示記錄儀器應變片放大電路測量電路一電阻應變片應用原理被測管道顯示記錄應變片放大電路測量電路28一電阻應變片應用原理1.應變效應當金屬絲在外力作用下發生機械變形時，其電阻值將發生變化，這種現象稱為金屬的電阻應變效應。2.電阻應變片的結構和工作原理應變片的結構

一電阻應變片應用原理1.應變效應29一電阻應變片應用原理

4231電阻應變片結構示意圖bl柵長柵寬一電阻應變片應用原理4231電阻應變片結構示意圖bl柵30一電阻應變片應用原理1、敏感柵：用合金絲或合金箔制成的柵。柵長l：指兩端圓弧內側或兩端橫柵內側之間的距離，一般為0.2~100mm。柵寬b：敏感柵外側之間的距離。應變片軸線：敏感柵縱柵的中心線。2、基底：用來保持敏感柵的幾何形狀和相對位置。3、蓋層：用來保護敏感柵，常用材料有紙、膠膜、玻璃纖維等。4、引線：用來由敏感柵引出電信號的金屬導線。用鍍錫銅線（通常）制成5、粘結劑：將敏感柵固定在基底上，常用環氧樹脂類和酚醛樹脂類粘結劑。一電阻應變片應用原理1、敏感柵：用合金絲或合金箔制成的柵。31一電阻應變片應用原理工作原理：由物理學可知：金屬導線的電阻率為其中：導線材料電阻率，L導線長度，A導線橫截面積一電阻應變片應用原理工作原理：32當金屬導線沿其軸線方向受力變形時（伸長或縮短），電阻值會隨之發生變化（增大或減小），這種現象就稱為電阻應變效應。將上式取對數并微分，得式中：dL/L為金屬導線長度的相對變化一電阻應變片應用原理當金屬導線沿其軸線方向受力變形時（伸長或縮短），電阻值會隨之33dA/A為導線橫截面積的相對變化。若導線直徑為D，則式中：μ為導線材料泊松比一電阻應變片應用原理dA/A為導線橫截面積的相對變化。一電阻應變片應用原理34式中:

R---金屬絲電阻值的變化量;Ko---金屬材料的應變靈敏系數,它主要由試驗方法確定,且在彈性極限內基本為常數值;ε---金屬材料的軸向應變值,即,因此又稱ε為長度應變值,對金屬絲而言,其值勤在0.24--0.4之間. 一電阻應變片應用原理一電阻應變片應用原理35一電阻應變片應用原理測量電橋的幾種組成方法

合理利用橋路特性可達到以下目的：（1）實現溫度補償；（2）從復雜的變形中測出所需要的應變分量；（3）擴大應變儀讀數，以減小讀數誤差，提高測量靈敏度。

一電阻應變片應用原理測量電橋的幾種組成方法361、半橋接線法在測量電橋的橋臂AB、BC上接應變片，另外兩橋臂AD、CD上接應變儀內部固定電阻R，則稱半橋接線法。由于下半個橋接的固定電阻不感受應變，由公式可得應變儀的讀數應變：實際測量時，可分為兩種情況：1）半橋測量：電橋的兩個橋臂AB、BC接應變片。2）半臂測量：電橋的兩個橋臂AB、BC上，任一橋臂上接工作應變片，而另一橋臂接溫度補償片一電阻應變片應用原理1、半橋接線法一電阻應變片應用原理37一電阻應變片應用原理2、全橋接線法在測量電橋的四個橋臂上都接上應變片。對于等臂電橋，此時應變儀的讀數應變由公式可得出：單臂

半橋全橋一電阻應變片應用原理2、全橋接線法單臂半橋全橋38一常用金屬電阻絲材料的性能一常用金屬電阻絲材料的性能39一幾種常用的國產應變片的技術數據一幾種常用的國產應變片的技術數據40二管道布片方式布片方案要考慮測點的應力狀態、構件的受載情況和溫度補償原則。單向應力狀態測點只貼一個工作片,主方向已知的雙向應力狀態測點貼兩個工作片,如果主方向未知,則在一點貼三個工作片或采用應變花。當管道承受拉、彎、扭的不同載荷時,應根據測試要求確定應變片的布片方法,以消除測量結果中不需要的載荷影響。在溫度沿構件表面變化不大的測試件中,測點可以按位置分組,同一組的工作片共用一個貼在附近的溫度補償片二管道布片方式布片方案要考慮測點的應力狀態、構件的受載41應變花

二管道布片方式00450900應變花二管道布片方式0045090042二管道布片方式管道承受彎曲和扭轉組合作用時，鋼管表面上任意一點可以認為處于平面應力狀態，如圖所示。