应变片的工作原理是充分利用了导体的物理和几何特性。当导体在其弹性极限内被外力拉伸时,它会变得更窄、更长而不会断裂或永久变形。这种变形导致其终端电阻增加。相反,当导体被压缩时,它变得更宽更短,这种变形导致其端子处的电阻降低。通过测量应变片的电阻,可以计算出应变片覆盖区域内的应变。应变片的敏感网格是一组平行导线,以锯齿形排列在窄导体条中。这种排列可以在基线方向上累积较小的变形,形成较大的阻力变化累积值。 应变片的测量对象只是其所覆盖区域的变形,有限元法等应力分析可以使用足够小的应变片。那常见的应变片的种类类型有哪些呢?
光学应变计通常使用直径不大于4-9微米的布拉格光栅玻璃纤维制造。一般来说,人类头发的直径是60-80微米。纤芯被直径约为125微米的纯玻璃包层包围。
基于布拉格光栅的应变片具有以下优点:
•对电磁场不敏感。
•可用于潜在爆炸性环境。
•材料(玻璃)在高冲击载荷下不会失效。
•可以测量较大的应变,一般电阻应变片的最大应变为数百微应变,光学应变片的最大可测量应变为7000微应变。
•连接线更少,因此对测试对象的干扰会更小。
•互连需要大量的传感器,不同的布拉格波长可以集成到一根光纤中。
电阻应变片的工作原理是基于应变效应,即当导体或半导体材料在外力作用下发生机械变形时,其电阻值会相应变化。这种现象被称为“应变效应”。
半导体应变片由半导体材料制成,其工作原理基于半导体材料的压阻效应。压阻效应是指当外力作用在某一轴上时,半导体材料的电阻率发生变化的现象。
应变片是由测量应变的灵敏栅格组成的元件,使用时牢牢贴在元件的测量点上。元件受力后,敏感栅因测点应变而变形,电阻的变化再用专用仪器测出,并换算成测点应变。
金属电阻应变片的种类和形式很多,常见的有普通线电阻应变片和箔电阻应变片。
盒式电阻应变片是一种基于应变-电阻效应的敏感元件,以金属箔作为敏感栅格,可将被测件的应变转化为电阻变化。应变片有很多种。一般的应变片是一块塑料薄膜(15-16μm),称为基底。粘贴由薄金属箔制成的敏感网格(3-6μm),然后覆盖一层薄膜,形成叠层结构。
还有许多其他划分应变片的种类类型的方法。如按结构可分为单片式应变片、直角应变片、应变花以及特殊形状;按材料可分为金属型,如线应变片和箔片应变片。半导体类,如薄膜应变片、扩散应变片、外延应变片、PN结应变片;按使用环境分为高温应变片、低温应变片、高压应变片、磁场应变片、水下应变片。
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