霍家知識庫 | 如何選擇最合適的應變片


應變片的選擇標準

在選擇正確的應變片之前,需要明確測量目標。首先要考慮的問題是應變片將用于 應力測試 還是 傳感器制造


應力測試 傳感器制造
實驗應力分析
殘余應力分析 稱重
加載分析 扭矩
生命周期分析 壓力
測定熱應力 應變
應力測試的應變片選擇標準:
1 幾何規格 柵絲數量和位置
2 應變片系列 應變片結構
3 連接 類型和位置
4 溫度響應匹配 應變片溫度響應匹配的材料
5 有效柵絲長度 mm
6 電阻 歐姆

1 應變片的幾何規格


霍家知識庫 | 如何選擇最合適的應變片的圖1
應變直片(如LY4帶有一個測量柵絲,測量一個方向的應變。
霍家知識庫 | 如何選擇最合適的應變片的圖2
T型應變花(如XY3帶有兩個測量柵絲,彼此呈90°排列。此類應變片應用包括已知主應力方向的雙軸應力測量,以及拉壓雙向應力測量。
霍家知識庫 | 如何選擇最合適的應變片的圖3
V型應變片(如XY4帶有兩個測量柵絲,彼此呈90°排列。典型應用包括扭轉應變測量和剪切梁的剪切應力測試。
霍家知識庫 | 如何選擇最合適的應變片的圖4

雙橋應變片(例如DY4帶有兩個測量柵絲,彼此平行排列。典型的應用為彎曲梁測量。

霍家知識庫 | 如何選擇最合適的應變片的圖5
三柵應變花 (例如RY8) 測量柵絲呈0°/45°/90°或0°/60°/120°排列。主要用于未知主方向雙軸應力測量和分析。
霍家知識庫 | 如何選擇最合適的應變片的圖6

鏈式片(如KY8帶有10或15個很小的測量柵絲,等距離分布,并包括一個補償片。主要應用為應變梯度測量。

霍家知識庫 | 如何選擇最合適的應變片的圖7
全橋片 (如VY4) 帶有四個測量柵絲,彼此呈90°排列。典型應用包括拉壓雙向應力,扭轉應力和剪切梁的剪切應力測試。



2 應變片系列
HBM提供多個應變片系列用于應力測試。應變片系列由基底(例如聚酰亞胺)和測量柵絲箔材(例如康銅)組合來確定。同一系列應變片都具有相同的基底和柵絲箔材。因此,對于同一個應變片系列來說,很多規格參數是相同的。

對于實驗應力測試,可在惡劣環境下使用,堅固和柔性應變片具有明顯的優勢 - 聚酰亞胺基底的Y系列應變片屬于該類別。該系列有大量不同規格,能滿足實驗應力測試的各種要求。還包括很多特殊類型的應變片,例如,鉆孔應變花,用于測量結構件的殘余應力,或用于研究復雜結構的應力分布。

3 連接

 HBM提供不同連接配置的應變片。

霍家知識庫 | 如何選擇最合適的應變片的圖8
內置焊盤(如LY4)

- 允許直接在應變片上焊接

霍家知識庫 | 如何選擇最合適的應變片的圖9

帶應變消除焊盤(如 LY6

允許直接在應變片上焊接, 同時避免加卸載荷通過焊盤傳遞到應變片

霍家知識庫 | 如何選擇最合適的應變片的圖10

鍍鎳銅引線,非絕緣,約30mm長(如LY1

不可直接焊接到應變片上

能阻斷加卸載荷傳遞到應變片

需要使用獨立的焊接端子

霍家知識庫 | 如何選擇最合適的應變片的圖11
特氟龍絕緣連接線, 約50mm(1.97英寸)長(如K-C LY4)

無需焊接

特氟龍絕緣層可防止電纜在安裝過程中粘連

需要使用獨立的焊接端子

霍家知識庫 | 如何選擇最合適的應變片的圖12
特氟龍絕緣連接線, 約50mm長(如K-C LY4)

電纜長度從0.5到10m ,2線、3線和4線可選

在測量點焊接不是必須的

特氟龍絕緣層可防止電纜在安裝過程中粘連


4 熱膨脹系數匹配

如果溫度變化, 惠斯通1/4橋電路單獨連接的應變片將顯示輸出信號。這個信號被稱為“表觀應變”或“熱輸出”,并且獨立于測試對象上的機械負載。但是,可以將應變片調整為特定材料的熱膨脹系數,使得其在溫度變化的情況下輸出信號非常小。這種應變片被稱為“溫度響應匹配”或“自補償”應變片。為了匹配溫度響應,必須根據測試材料的熱膨脹系數α來選擇應變片。


編號 材料 熱膨脹系數 ∝
1 鐵素體鋼 10.8*10-6/K (6*10-6/°F)
3 23*10-6/K (12.8*10-6/°F)
5 奧氏體鋼 16*10-6/K (8.9*10-6/°F)
6 石英玻璃 / 復合材料 0.5*10-6/K (0.3*10-6/°F)
7 鈦 / 灰鑄鐵 9*10-6/K (5*10-6/°F)
8 塑料 65*10-6/K (36.1*10-6/°F)
9 5.4*10-6/K (3*10-6/°F)


5 有效柵絲長度

應變片測量柵絲長度取決于測量的目的,因為使用應變片測量的結果是測量柵絲區域的平均應變。一般來說,測量柵絲長度為3或6毫米。如果在不均勻的材料,如混凝土或木材上,建議使用長測量柵絲。長的測量柵絲將彌補工件的不均勻性。短的測量柵絲適合于檢測局部應變。因此它們適用于測定應變梯度,缺口應力的最大點或類似應力。


6 電阻

HBM應變片提供120, 350, 700和1,000 Ohm型號可供選擇。電阻大小選擇取決于測量任務。并可按照客戶要求對電阻值進行定制。


低阻值應變片 高阻值應變片
+ 電磁干擾的影響較小 + 連接路徑 (滑環, 電纜,...)  電阻對測量影響更小
+ 隔離電阻變化的影響較小 -  容易受外界噪聲干擾
- 更高的功率要求 -  絕緣電阻變化會產生較大影響
- 與大電阻應變片相比,由于會產生較大的電流,因此自加熱效應更明顯


應力測試應變片選擇指南:

霍家知識庫 | 如何選擇最合適的應變片的圖13


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