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電阻應變片

電阻應變片也稱電阻應變計，簡稱應變片或應變計，是由敏感柵等構成用於測量應變的元件。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)製成。用鍍銀銅線與應變片絲柵連接，作為電阻片引線。電阻應變片作為感測元件，將其牢固地粘貼在構件的測點上，構件受力後由於測點發生應變，應變片也隨之變形而使應變片的電阻發生變化。

1形式 2測量原理 3粘貼步驟

4分類

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）中製成，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，進而發生電阻變化。

dR/R=Ks*ε

其中，Ks為材料的靈敏係數，其物理意義是單位應變的電阻變化率，標誌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，金屬絲在產生應變效應時，應變ε與電阻變化率dR/R成線性關係，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藉助放大鏡進行，目的在於觀察敏感柵有無銹斑，缺陷，是否排列整齊，基底和復蓋層有無損壞，引線是否完好。阻值測量JM3840四分之一橋測量電阻。目的在於檢查敏感柵是否有斷路、短路，並進行阻值分選，對於共用溫度補償的一組應變計，阻值相差不得超過±0.5。同一次測量的應變計，靈敏係數必須相同。

2.構件表面處理

對於鋼鐵等金屬構件，首先是清除表面油漆、氧化層和污垢；然後磨平或銼平，並用細砂布磨光。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，用划針輕輕劃出貼片的準確方位。表面處理的最後一道工序是清洗。即用潔凈棉紗或脫脂棉球蘸丙酮或其它揮發性溶劑對貼片部位進行反覆擦洗，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，待清洗劑揮發后，先在貼片位置滴一點502膠，用應變計背面將膠水塗勻，然後用鑷子撥動應變計，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餘的膠水和氣泡待膠水初步固化后即可鬆開。粘貼好的應變計應保證位置準確，粘結牢固、膠層均勻、無氣泡和整潔乾淨。

4.導線的焊接與固定

粘結劑初步固化后，即可進行焊線。常溫靜態測量可使用雙芯多股銅質塑料線作導線，動態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。導線最好與試件綁紮固定，導線兩端根據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、迴路。絕緣電阻是最重要的受檢指標。絕緣好壞取決於應變計的基底，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，嚴重時會使敏感柵鏽蝕；酸，鹼及油類浸入甚至會改變基底和粘結劑的物理性能。為了防止大氣中遊離水分和雨水、露水的浸入，在特殊環境下防止酸、鹼、油等雜質侵入，對已充分乾燥、固化，並已焊好導線的應變計，立即塗上防護層。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，適於實驗室廣泛使用，缺點是精度較差，橫向效應係數較大。

（2）短接式

這種電阻片的製作比較容易，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點是幾何形狀比容易於保證，而且橫向效應係數近於零。

（3）箔式電阻片

它是在合金箔（康銅箔或鎳鉻箔）的一面塗膠形成膠底，然後在箔面上用照相腐蝕成形法製成的，所以幾何形狀和尺寸非常精密，而且由於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，橫向效應係數也較低，和絲繞式應變片相比，箔式片有下列優點：

a.隨著光刻技術的發展，箔式片能保證尺寸準確、線條均勻，故靈敏係數分散性小。尤其突出的是能製成柵長很小（如 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，有利於變形傳遞，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.便於成批生產，生產率高。

由於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。

電阻應變片