核心原理:電阻應(yīng)變效應(yīng)
該應(yīng)變片的敏感柵采用鎳鉻系合金箔制成,這種金屬材料遵循電阻應(yīng)變效應(yīng) —— 當(dāng)導(dǎo)體發(fā)生機(jī)械變形(拉伸或壓縮)時(shí),其電阻值會(huì)隨之發(fā)生規(guī)律性變化。其電阻變化與形變的關(guān)聯(lián)可通過(guò)公式\(R = \rho\frac{L}{A}\)(其中R為電阻,\(\rho\)為材料電阻率,L為導(dǎo)體長(zhǎng)度,A為橫截面積)解釋。當(dāng)被測(cè)構(gòu)件受力產(chǎn)生應(yīng)變時(shí),會(huì)通過(guò)點(diǎn)焊固定的法蘭傳遞給敏感柵:拉伸時(shí)敏感柵長(zhǎng)度L增加、橫截面積A減小,電阻值變大;壓縮時(shí)則長(zhǎng)度縮短、橫截面積略增,電阻值變小,且電阻相對(duì)變化量\(\frac{\Delta R}{R}\)與構(gòu)件應(yīng)變\(\varepsilon\)呈正比,即\(\frac{\Delta R}{R}=K\varepsilon\)(K為該應(yīng)變片固定的靈敏系數(shù),約 1.75)。
結(jié)構(gòu)適配:點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)適配高溫工況
與普通粘貼式應(yīng)變片不同,它采用點(diǎn)焊方式將法蘭固定在被測(cè)件上,這種結(jié)構(gòu)能避免高溫下粘合劑失效的問(wèn)題。其標(biāo)稱(chēng)電阻為 120Ω,適配 11、13、16 三種不同線膨脹系數(shù),可匹配鐵、電路板、不銹鋼等不同材質(zhì)的被測(cè)構(gòu)件,減少高溫環(huán)境下構(gòu)件與應(yīng)變片因熱膨脹差異產(chǎn)生的虛假應(yīng)變,保障高溫(最高靜態(tài) 500℃、動(dòng)態(tài) 550℃,與同系列 G8 型號(hào)一致)下應(yīng)變傳遞的穩(wěn)定性。
信號(hào)轉(zhuǎn)換:惠斯通電橋?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)測(cè)量
應(yīng)變帶來(lái)的電阻變化極其微小,無(wú)法直接讀取,需接入惠斯通電橋電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換。實(shí)際測(cè)量時(shí),通常將該應(yīng)變片作為電橋的一個(gè)或多個(gè)橋臂,搭配標(biāo)準(zhǔn)電阻或補(bǔ)償應(yīng)變片組成電路。當(dāng)應(yīng)變片電阻R發(fā)生微小變化\(\Delta R\)時(shí),會(huì)打破電橋原本的平衡狀態(tài),輸出與電阻變化量成正比的電壓信號(hào)\(e_0\)。后續(xù)通過(guò)放大器放大該微弱電壓信號(hào),再經(jīng)應(yīng)變儀處理后,就能將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為直觀的應(yīng)變數(shù)值,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)構(gòu)件應(yīng)變的精準(zhǔn)量化,進(jìn)而可通過(guò)胡克定律\(\sigma = E\varepsilon\)(\(\sigma\)為應(yīng)力,E為構(gòu)件材料的縱彈性系數(shù))推算出構(gòu)件的應(yīng)力情況。