武漢先導：電阻應變片

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電阻應變片：電阻應變片，是由用于測量應變的元件。它能將機械構件上應變的變化轉換為電阻變化。電阻應變片是由Φ=0.02-0.05mm的康銅絲或鎳鉻絲繞成柵狀（或用很薄的金屬箔腐蝕成柵狀）夾在兩層絕緣薄片中（基底）制成。用鍍銀銅線與應變片絲柵連接，作為電阻片引線。

形式：電阻應變片有多種形式，常用的有絲式和箔式。它是由直徑為0.02～0.05mm的康銅絲或者鎳鉻絲繞成柵狀（或用很薄的金屬箔腐蝕成柵狀）夾在兩層絕緣薄片（基底）中制成，用鍍錫銅線與應變片絲柵連接作為應變片引線，用來連接測量導線。

測量原理：電阻應變片的測量原理為：金屬絲的電阻值除了與材料的性質有關之外，還與金屬絲的長度，橫截面積有關。將金屬絲粘貼在構件上，當構件受力變形時，金屬絲的長度和橫截面積也隨著構件一起變化，進而發(fā)生電阻變化。

dR/R=Ks*ε

其中，Ks為材料的靈敏系數(shù)，其物理意義是單位應變的電阻變化率，標志著該類絲材電阻應變片效應顯著與否。ε為測點處應變，為無量綱的量，但習慣上仍給以單位微應變，常用符號με表示。

由此可知，金屬絲在產(chǎn)生應變效應時，應變ε與電阻變化率dR/R成線性關系，這就是利用金屬應變片來測量構件應變的理論基礎。

粘貼步驟：1.應變計準備

貼片前，將待用的應變計進行外觀檢查和阻值測量。外觀檢查可憑肉眼或借助放大鏡進行，目的在于觀察敏感柵有無銹斑，缺陷，是否排列整齊，基底和覆蓋層有無損壞，引線是否完好。阻值測量JM3840四分之一橋測量電阻。目的在于檢查敏感柵是否有斷路、短路，并進行阻值分選，對于共用溫度補償?shù)囊唤M應變計，阻值相差不得超過±0.5。同一次測量的應變計，靈敏系數(shù)必須相同。

2.構件表面處理

對于鋼鐵等金屬構件，首先是清除表面油漆、氧化層和污垢；然后磨平或銼平，并用細砂布磨光。通常稱此工藝為“打磨”。 打磨光潔度應達▽5左右。對非常光滑的構件，則需用細砂布沿45°方向交叉磨出一些紋路，以增強粘結力。打磨面積約為應變計面積的5倍左右。打磨完畢后，用劃針輕輕劃出貼片的準確方位。表面處理的最后一道工序是清洗。即用潔凈棉紗或脫脂棉球蘸丙酮或其它揮發(fā)性溶劑對貼片部位進行反復擦洗，直至棉球上見不到污垢為止。

3.貼片

貼片工藝隨所用粘結劑不同而異，用502膠貼片的過程是，待清洗劑揮發(fā)后，先在貼片位置滴一點502膠，用應變計背面將膠水涂勻，然后用鑷子撥動應變計，調整位置和角度。定位后，在應變計上墊一層聚乙烯或四氟乙烯薄膜，用手指輕輕擠壓出多余的膠水和氣泡 待膠水初步固化后即可松開。粘貼好的應變計應保證位置準確，粘結牢固、膠層均勻、無氣泡和整潔干凈。

4.導線的焊接與固定

粘結劑初步固化后，即可進行焊線。常溫靜態(tài)測量可使用雙芯多股銅質塑料線作導線，動態(tài)測量使用三芯或四芯屏蔽電纜作導線。應變計和導線間的連接最好通過接線端子，焊點確保無虛焊。導線最好與試件綁扎固定，導線兩端 根據(jù)測點的編號作好標記。

5.貼片質量檢查

貼片質量檢查包括外觀檢查、電阻和絕緣電阻測量。外觀檢查主要觀察貼片方位是否正確，變計有無損傷，粘貼是否牢固和有無氣泡等。測量電阻值可以檢查有無斷路、回路。絕緣電阻是最重要的受檢指標。絕緣好壞取決于應變計的基底，粘貼不良或固化不充分的應變計往往絕緣電阻低。

6.應變計及導線的防護

應變計受潮會降低絕緣電阻和粘結強度，嚴重時會使敏感柵銹蝕；酸，堿及油類浸入甚至會改變基底和粘結劑的物理性能。為了防止大氣中游離水分和雨水、露水的浸入，在特殊環(huán)境下防止酸、堿、油等雜質侵入，對已充分干燥、固化，并已焊好導線的應變計，立即涂上防護層。 常用室溫防護劑有： 1．凡士林；2．蜂 ；3．石灰、炮油和松香混合物；4．環(huán)氧樹脂。

分類（1）絲繞式

用電阻絲盤繞電阻片稱為絲繞式電阻片，目前廣泛使用的有半圓彎頭平繞式，這種電阻片多用紙底和紙蓋，價格低廉，適于實驗室廣泛使用，缺點是精度較差，橫向效應系數(shù)較大。

（2）短接式

這種電阻片的制作比較容易，在一排拉直的電阻絲之間，在預定的標距上用較粗的導線相間地造成短路，這種電阻片有用紙底的，也有用膠底的。短路接式電阻片的優(yōu)點是幾何形狀比容易于保證，而且橫向效應系數(shù)近于零。

（3）箔式電阻片

它是在合金箔（康銅箔或鎳鉻箔）的一面涂膠形成膠底，然后在箔面上用照相腐蝕成形法制成的，所以幾何形狀和尺寸非常精密，而且由于電阻絲部分是平而薄的矩形截面，所以粘貼牢固，絲的散熱性能好，橫向效應系數(shù)也較低，和絲繞式應變片相比，箔式片有下列優(yōu)點：

a.隨著光刻技術的發(fā)展，箔式片能保證尺寸準確、線條均勻，故靈敏系數(shù)分散性小。尤其突出的是能制成柵長很?。ㄈ?/span> 0.2mm）或敏感柵圖案特殊的應變片。

b.箔式片柵絲截面為矩形，故柵絲周表面積大，因而散熱性好。這樣，在相同截面積下，允許通過的電流較絲繞式片的大（φ 0.025mm 的康銅比繞式應變片允許電流以約35Ma，箔式片可大幾倍），使測量有輸出較大信號的可能。另外，表面積大使附著力增加，有利于變形傳遞，因而增加了測量的準確性。

c.箔式片敏感柵橫向部分的線條寬度比縱向部分的大得多，因而單位長度的電阻（ζ），也小很多，使箔式片橫向效應很小。

d.箔式片均為膠基，故絕緣性好，蠕變和機械滯后小，耐濕性好。

e.便于成批生產(chǎn)，生產(chǎn)率高。

由于箔式應變片有這些特點，故在常溫的應變測量中將逐漸取代絲繞式應變片。

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