1.初步掌握常温用电阻应变片的粘贴技术。
2.为后续电阻应变测量的实验做好在试件上粘贴应变片、接线、防潮、检查等准
备工作。
二、实验设备和器材
1.常温用电阻应变片,每小组一包20枚。
2.数字式万用表。
3.502粘结剂(氰基丙烯酸酯粘结剂)。
4.电烙铁、镊子、铁沙纸等工具。
5.等强度梁试件,温度补偿块。
6.丙酮、药棉等清洗器材。
7.防潮用硅胶。
8.测量导线若干。
三、实验方法和步骤
1.选片:在确定采用那种类型的应变计后,用肉眼或放大镜检查丝栅是否平行,
有否霉点、锈点、用数字式万用表测量各应变片电阻值,选择电阻值差在土0.5欧姆内的8~10枚应变片供粘贴用。
2.测点表面的清洁处理:为使应变计与被测试件贴得牢,对测点表面要进行清洁处
理。首先把测点表面用砂轮,锉刀或砂纸打磨;使测点表面平整并使表面光洁度。然后用棉花球蘸丙酮擦洗表面的油污,到棉花球不黑为止。然后用划针达6
在测片位置处划出应变计的座标线。打磨好的表面,如暂时不贴片,可涂以凡士林等防止氧化。
如果测量对象为混凝土构件,则须用喷浆方法把表面垫平。然后同样进行表
面打磨清洗等工作。此外,在贴片部位,还得先涂一层隔潮层,可采用环氧树脂胶或用铝箔纸,应变计就贴于隔潮底层上。
3.贴片:在测点位置和应变计的底基面上,涂上薄薄一层胶水,一手捏住应变片
引出线,把应变计轴线对准座标线,上面盖一层聚乙烯塑料膜作为隔层,用手指在应变计的长度方向滚压,挤出片下汽泡和多余的胶水,直到应变计与被测物紧
密粘合为止。手指保持不动约1分钟后再放开,注意按住时不要使应变片移动,轻轻掀开薄膜检查有无气泡、翘曲、脱胶等现象,否则需重贴。注意粘结剂不要用得过多或过少,过多则胶层太厚影响应变片性能,过少则粘结不牢不能准确传递应变。
图30-1应变计的保护
4.干燥处理:应变计粘贴好后应有足够的粘结强度以保证与试件共同变形。此外,应变计和试件间应有一定的绝缘度,以保证应变读数的稳定。为此,在贴好片后就需要进行干燥处理,处理方法可以是自然干燥或人工干燥。如气温在20℃以上,相对湿度在55%左右时用502胶水粘贴,采用自然干燥即可。人工干燥可用红外线灯或电吹风进行加热干燥,烘烤时应适当控制距离,注意应变计的温度不得超过其允许的最高工作温度,以防应变计底基烘焦损坏。
5.接线:应变计和应变仪之间用导线连接。需根据环境与试验的要求选用导线。通常静应变测定用双蕊多股平行线。在有强电磁干扰及动应变测量时,需用屏蔽线。焊接导线前,先用万用电表检查导线有否断路,然后在每根导线的两端贴上同样的号码标签,避免测点多时造成差错。在应变计引出线下,贴上胶带纸,以免应变计引出线与被测试件(如被测试件是导电体的话)接触造成短路。然后把导线与应变计引线焊接在一起,焊接时注意防止假焊。焊完后用万用电表在导线另一端检查是否接通。
为防止在导线被拉动时应变计引出线被拉坏,可使用接线端子,接线端子相当于接线柱,使用时先用胶水把它粘在应变计引出线前端,然后把应变计引出线及
导线分别焊于接线端子的两端,以保护应变计,如图30-1所示。
6.防潮处理,为避免胶层吸收空气中的水份而降低绝缘电阻值,应在应变计接好线并且绝缘电阻达到要求后,立即对应变计进行防潮处理。防潮处理应根据试验的要求和环境采用不同的防潮材料。常用的简易的防潮剂可用703、704硅胶。
四.实验报告
1.简述贴片、接线、检查等主要实验步骤。
2.画布线图和编号图。
一、应变计的选择
1、1/4桥
λε,仪器调零困难。同时也受温度的影响,用手握住导线的变化就能有100εμ2根线的1/4桥:长的引线会引入电阻导致电桥不平衡,6m长的导线导致电桥不平衡量为29000以上。
λ,仪器调零容易。也不受导线温度的影响。εμ3根线的1/4桥:6m长的导线导致电桥不平衡量为400
2、应变计的长度选择:要基于应力的分布。
λ应变测量的是局部区域的平均,而非某点的微应变。当应力是线性分布,应变计的长度无影响。
λ应力集中时,最好用非常小的应变计贴在应力集中处,应变计应比应力集中点稍大一点。
λ各向异性材料(如混凝土、碳纤维复合材料等),用长应变计在较大区域得到平均值。
3、应变片样式
λ单向应变计:需要知道主应力方向;
T型应变计:也需要知道主应力方向;λ
三片应变花:不知道主应力方向时,可随意贴,通过计算可得出最大最小主应力和方向。λ
剪切式应变计:用于剪切和扭转。λ
4、应变计电阻选择
常用的有120Ω、350Ω和1000Ω。
电阻120Ω350Ω
优
点应变计尺寸小电流低,发热功率低
成本稍低可大电压激励,信号噪声小
疲劳寿命更佳导线的电阻影响更小
电池供电更长
5、激励电压
适当提高激励电压可提高测量的信噪比。但激励电压太高时,流过应变计的电流会发热,导致应变计电阻变化而产生热输出。
以下情况可使用高的激励电压:
大应变片,散热好;λ
大阻值应变片(小电流,发热功率小)λ
λ容易散热的材料(如铝材料,可用10V的激励电压)
二、应变计的安装过程
以下的安装过程是在研讨会上进行演示,并实际动手照此程序进行操作。它是以VMM公司的产品为基础的,具有一定的参考意义。
1、去污剂CSM-2喷到纱布上,擦测试零件,去除油污。
2、用320GRIT的砂纸,在粘贴面来回打磨12次。白纸垫在零件下面。
3、在贴应变片处涂ConditionerA调节剂,再用320GRIT的砂纸,在测量面来回打磨12次。将纱布叠成小块在表面朝一个方向擦一次,再用另一块纱布朝相反方向擦一次,扔掉纱布。换一张白纸。
4、在贴应变片处涂ConditionerA调节剂,用400GRIT的砂纸,在测量面来回打磨12次。将纱布叠成小块在表面朝一个方向擦一次,再用另一块纱布朝