应变电测技术PPT学习教案.pptx

应变电测技术是一种在工程领域广泛应用的测量技术，它主要通过应变片来检测物体在受力情况下的微小变形。应变片是利用金属材料的电阻随应变变化的性质来工作的，其优点包括测量范围广泛，能覆盖从2×10^5到10^-4量级的微应变，误差小，整个测量系统误差可以控制在1%以内，且能在各种复杂或恶劣环境中稳定工作。此外，应变片具有非线性小、尺寸小、重量轻、惯性小和频率响应好的特点，能够测量高达0-500kHz的动态应变。 在应变电测技术中，弹性敏感元件是关键组成部分。它们的作用是将被测量的物理量，如力、压力等，转换为应变或位移，进而转化为电信号。弹性敏感元件可以分为两类：一是直接参与测量的元件，二是提供支撑和导向作用的弹性支承元件。弹性敏感元件的弹性特性描述了施加在其上的外力与导致的变形之间的关系，可以是线性的或非线性的。刚度是衡量弹性敏感元件在外力作用下变形程度的指标，而灵敏度Sn则是表示单位力下产生的变形大小，它是刚度的倒数。 线性度是评价弹性敏感元件性能的重要参数，当元件对力的响应与力成正比时，即Sn与K成反比，表明元件具有线性特性。反之，如果比例关系不恒定，则表明是非线性元件。弹性滞后和弹性后效是弹性元件在实际工作中的两种现象，前者是指加载和卸载时弹性特性曲线不重合，导致滞后误差；后者则是载荷变化后元件变形的延迟现象，这通常与材料的内摩擦有关。固有振动频率则关乎元件的动态特性，它影响测量的精确性和响应速度，通常通过实验测定。 在设计和选择弹性敏感元件时，需要综合考虑线性度、灵敏度、刚度和固有频率之间的关系，以及元件的材料特性。理想的材料应该有小的弹性滞后，小的弹性模量温度系数，小且稳定的线膨胀系数，高的弹性极限和强度极限，良好的稳定性和耐腐蚀性，以及优良的机械加工和热处理性能。常见的弹性敏感元件材料包括合金刚，如35CrMnSi和40Cr等。 以弹性圆柱为例，它在力的作用下会产生应力和应变，适用于制造测力传感器。通过计算材料的弹性模量、泊松系数、截面积和作用角度，可以分析圆柱在不同条件下的力学行为，从而设计出性能优良的传感器元件。这些理论知识和实践经验对于理解和应用应变电测技术至关重要，是工程师和科研人员必备的专业技能。