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土木工程测试中电阻应变片应用说明
发布人:泰之特    时间:2019/1/27   点击 1716


    当今,在工程结构试验中,电阻应变片测量技术仍是应用最广泛和最有效的应力测量技术,并且在现今的工程结构健康监测方面也发挥着积极的作用。由电阻应变片制成的各种电阻应变式传感器,在各个工程行业中也发挥着极其重要的作用。
关键词:电阻应变片、传感器、应变片的应用
    电阻应变片是电阻应变测量的传感元件。用电阻应变片进行测量时,一般将应变片粘贴于构件表面,当构件受力变形时,应变片亦随之变形,变化的结果将导致应变片的电阻变化。测量出这种变化,并转换成相应的应变,即实现非电量的电测。电阻应变片具有结构简单、性能稳定可靠、灵敏度高、频率范围广的特点。此外,将电阻应变片粘贴到各种弹性元件上还可以制成能测量位移、力、力矩、扭矩和加速度的传感器,因而,电阻应变片是使用最为广泛的应变测量器件。电阻式传感器的电阻变化量DR通常很小,所以转换的信号是微弱的,需要经过调理放大后驱动显示。
电阻应变片国内习惯称为电阻应变计,简称应变计或应变片,它是在第二次世界大战结束的前后出现的,已经有六七十年的历史了。作为一个敏感元件,其测量方法的技术已经十分成熟了。现今,随着应用光纤传感器等其他测量技术的发展,有些人认为应用电阻应变计的电测技术已趋于老化。这是一种误解,电阻应变计使用于空间(高真空、深低温)、海水中(高压、流水中)、土中等广泛的计测范围。适用结构对象有航空、航天器、原子能反应堆、发动机、汽车、机车车辆和轨道、架线;船舶。桥梁、道路、大坝以及各种建筑物、机场、港湾设施等;适用的材料,由开始时的钢铁和铝等各种金属材料,到木材、塑料、玻璃、土石类、复合材料,并且,它不仅适用于室内实验、模型实验,还可以在现场对实际结构或部件进行测量。这些特点是任何一种传感元件或传感器所不能比拟的。另外它在今后对结构和设备的安全监护方面也有广泛的应用前景。
电阻应变测量法是结构实验中非常重要的实验内容,通过测试结
构有关部位的应变,就可以了解其在荷载作用下的应力分布情况、内力情况,从而了解结构的性能和承载力等,为建立结构理论提供重要的依据。应变片的测量用途非常广泛,我们可以根据测试要求,将一个弹性元件上粘贴电阻应变片,组成桥路,制作出各种所需要的应变式传感器。在工程结构静载检测中,对于单点或多点加载无施加力的大小显示时,就需要荷载传感器来感受并反映受力信息,那我们就可以采用应变式力传感器来实现加载。另外,对钢筋混凝土结构的应变监测也普遍采用电阻应变片。在施工过程中,将粘贴于结构表面或受力筋上的应变片经特殊防护处理后,埋置于混凝土内,可以对受力结构进行实时监测。
电阻应变片在结构工程中发挥着重大的作用。应变片具有使用方便、操作简单、相对稳定、灵敏度高、结构受力后出现的微小变形能够直接被反映出来、测量结果可靠等优点被广泛使用。但在长期的使用中,我们也发现了一些问题,例如,因场地的狭小使我们必须采用长导线,而长导线必然会增大电桥桥臂的初始电阻。另外若测试在雨季时进行,那么处于潮湿环境中的应变片如何做好防水、防潮处理等都是关键的问题,这些因素都会直接影响到测试的结果。如何更好地解决这些问题,更完善电阻应变片的使用,是目前需要解决的问题。应变测量技术以其自身特性而被广泛应用于多个领域。
随着电子计算机技术及有限元数值计算方法的发展, 特别是光纤传感器的发展,人们产生了一种认为电阻应变计技术已趋老化的误解, 但应该指出的是电阻应变计具有许多特点:(1)应变输出线性好, 精度高。(2)具有长期的稳定性, 耐久性好。(3)价格低廉。(4)体积小, 质量轻, 使用方便。(5)适用温范围宽, 可以在特殊环境下使用。(6)不仅能测量静态, 而且对动态和冲击都有优良的响应性。这些特点是目前其它任何一种敏感元件所不能相比的, 因此电阻应变计无论是在科研生产中还是在工业控制中仍具有广阔的应用前景。

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