應變片的案例
測量結果PK | 常規應變片vs埋入式應變片
<p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">電阻應變片技術已經非常成熟，有多種不同的應用，如靜態材料和耐久性測試等。HBM 提供的應變片超過2000種。HBM與法國塑料與復合材料創新產業技術中心IPC合作，基于ISO 527-4標準，對</span><strong style="color: rgb(68, 68, 68);">埋入式應變片</strong><span style="color: rgb(68, 68, 68);">（LI66-10/350）與</span><strong style="color: rgb(68, 68, 68);">常規應變片</strong><span style="color: rgb(68, 68, 68);">（LY21-6/350）進行了比較研究，試驗在</span> <strong style="color: rgb(68, 68, 68);">增強玻璃纖維</strong> <span style="color: rgb(68, 68, 68);">試件上進行。</span></p><p><br></p><p><br></p><p> <strong style="color: rgb(0, 51, 90);">測試目的</strong> </p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">1. 將應變片埋入到纖維材料中對試樣有影響嗎？</span></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">2. 安裝在表面上的應變片是否會產生與埋入式應變片不同的測量結果？
展開 應變測量基礎 | 箔式應變片——從原理到應用
什么是箔式應變片？
箔式應變片是一種傳感器，測量材料在受力時產生的長度相對變化，即我們常說的應變。這種變形分為兩種：機械部件被拉伸，產生「正應變」；材料被壓縮時，產生「負應變」。應變的大小與方向，與被測材料的彈性特性相關。
箔式應變片的測量原理
箔式應變片用于確定應變的值和方向。這是通過測量柵絲實現的，測量柵絲通常安裝在材料表面上，并通過測量柵絲電阻值的相對變化和靈敏度系數來獲得所施加的應變。當壓縮時，測量柵絲電阻值將減少；拉伸時，電阻值將增加。
為了計算材料應力（實驗應力分析），需要將應變值與材料的物理特性對應，例如材料的楊氏模量（胡克定律）。應變片的應用領域主要是傳感器，包括稱重傳感器、力傳感器、扭矩傳感器和壓力傳感器等。
箔式應變片的主流類型
箔式應變片類型包括直片，應變花，剪切片，全橋片和鏈式片。
直片應變片：用于測量單一方向的應變
應變花：兩個或三個測量柵絲，彼此間夾角為 90° 、45° 和 60° , 用于未知主應力方向的應力分析，扭轉應變等
剪切片：通過測量柵絲的特殊排列，測量扭桿的剪切應力
雙橋片：測量柵絲平行排列，用于彎曲梁的垂直應力測量
全橋片：帶有 4 個測量柵絲，用于拉壓雙向應力和扭轉應力等
鏈式片：多個測量柵絲，等距離排列，進行應變梯度測量
HBK箔式應變片
HBK是全球箔式應變片設計和制造專家。我們的箔式應變片通常用于實驗應力分析、耐久性測試和傳感器制造領域，并具有優秀的精度。
展開 應變測量基礎 | 什么是箔式應變片
什么是箔式應變片？
箔式應變片是一種傳感器，用于測量由于施加的力引起的材料長度的相對變化（應變）。這種變形可以為壓縮或拉伸，并且受被測材料的彈性影響極大。正應變指的是機械部件被拉伸，而負應變則為材料被壓縮。
箔式應變片測量原理
箔式應變片用于確定應變的值和方向。這是通過測量柵絲實現的，測量柵絲通常安裝在材料表面上，并通過測量柵絲電阻值的相對變化和靈敏度系數來獲得所施加的應變。當壓縮時，測量柵絲電阻值將減少，拉伸時，電阻值將增加。為了計算材料應力（實驗應力分析），需要將應變值與材料的物理特性對應，例如材料的楊氏模量（胡克定律）。應變片的應用領域主要是傳感器，包括稱重傳感器、力傳感器、扭矩傳感器和壓力傳感器等。
箔式應變片類型包括直片，應變花，剪切片，全橋片和鏈式片。
直片應變片用于測量單一方向的應變
應變花兩個或三個測量柵絲，彼此間夾角為 90° 、45° 和 60° , 用于未知主應力方向的應力分析，扭轉應變等
剪切片通過測量柵絲的特殊排列，測量扭桿的剪切應力
雙橋片測量柵絲平行排列，用于彎曲梁的垂直應力測量
全橋片帶有 4 個測量柵絲，用于拉壓雙向應力和扭轉應力等
鏈式片多個測量柵絲，等距離排列，進行應變梯度測量
HBK箔式應變片
HBK是制造和供應測量儀器的專家，產品廣泛適用于各種應用場景。我們的箔式應變片常用于實驗應力分析、耐久性測試和傳感器制造，在應變分析領域提供高精度。如果您想了解更多關于我們應力分析測量組件的信息，請隨時與我們聯系。
展開 霍家知識庫 | 如何選擇最合適的應變片
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。
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10 TIPS | 讓應變片安裝更快速高效
當您需要測量物體上的應變時，通常需要在短時間內完成的。如果應變片安裝不當，您可能會得到錯誤的測量結果，這可能會導致您花費更多時間糾正這些錯誤。
今天，我們來分享10個Tips，幫助您更快速、高效地安裝應變片：
TIP 1 - 合適的準備是一切的開始
為了順利進行測試，需要尋找一個干凈的工作空間，并提前收集安裝所需的所有材料。
TIP 2 - 準備好應變片的安裝表面
最重要的步驟是準備好應變片的安裝表面。
首先，先去除該區域的油污，再用砂布、手持式砂光機或噴砂機打磨。需要使用新的干凈砂紙或新的噴砂。
TIP 3 - 清潔打磨過的表面
清潔劑，如HBM RMS1噴霧，可清除表面的污垢、油脂和其他雜質。
在擦拭該區域時，務必使用干凈無絨布的墊子。
TIP 4 - 用圓珠筆標注好測量點
安裝表面準備好后，用圓珠筆標出測量點。筆跡不僅標記了應變片的位置，而且不會產生使用劃線器時出現的尖銳毛刺，這會損壞應變片。
TIP 5 - 一步到位地準備測量點
無論您計劃安裝多少個應變片，通過一步到位地準備測量點，來節省時間。
在安裝應變片之前，保護經過打磨和清潔的表面免受氧化至關重要。使用無硅、無殘留的可拆卸膠帶，如HBM的1-Klebeband。
TIP 6 - 使用預接線應變片
我們建議您只使用預接線應變片，這樣您就不必進行焊接。這也避免了從該區域去除殘余焊錫的需要。
TIP 7 - 選擇正確的粘合劑
有許多類型的粘合劑可用于連接應變片，選擇正確的粘合劑。
展開 知識分享 | 應變片是如何工作的？
wx_fmt=png"></p><p><br></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">△R=應變引起的應變片電阻變化</span></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">R0=應變片的標稱電阻</span></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">k=應變片的應變系數 (SG靈敏度)</span></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">E=待測應變</span></p><p><br></p><p> <strong style="color: rgb(0, 51, 90);">應變片之間的區別</strong> </p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">應變片之間有一些重要特征：比較重要的是幾何形狀，測量柵絲長度和溫度適應性。</span></p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_jpg/0dOps7rIddpSvWzSqKplA9PPlnE9OA5Y1fk5CvoEjmYcHyMgYVVe81vPrayyicRsm3O8MGt7NhVpRnObTn9zU7Q/640?wx_fmt=jpeg"></p><p><br></p><p><br></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">我們提供超過2500種不同類型的應變片。可根據應用選擇不同的類型。
展開 專家訪談 | 應變片如何重新定義醫療設備的準確性
應變片通過提高精度和可靠性，徹底改變了醫療器械行業。為了了解它們的影響，我們與OEM傳感器工程經理Anjali Mahajan就醫療設備應變片技術進行了交談。她分享了關于這項技術如何推進醫療設備(從可穿戴設備到植入物)以及克服該領域的設計挑戰的見解。
Q：應變片如何提高醫療設備的準確性和可靠性？
A：應變片通過顯著提高醫療設備中力和載荷測量的精度而產生了巨大的變化。例如，在假肢和植入物中，它們測量這些裝置承受的應力或變形。這些數據使我們的客戶能夠改進設計，確保他們能夠承受現實條件。此外，它還有助于及早發現薄弱環節，從而隨著時間的推移使設備更加耐用和可靠。
Q：醫療器械使用的應變片有哪些不同類型，它們有何不同？
A：以下幾種類型，每種類型適合不同的應用。金屬箔應變片因其優異的靈敏度和溫度穩定性而被廣泛應用。半導體應變片非常適合小型設備，因為它們靈敏度高，并且與小型可植入技術配合良好。對于一次性設備，厚膜應變片是更具成本效益的選擇，盡管其靈敏度較低。此外，還有光纖應變片，它非常適用于需要高精度且無電磁干擾的場合。最后，壓電應變片非常適合實時監控動態應變，例如振動。
Q：應變片可以集成到可穿戴醫療設備中用于持續健康監測嗎？
A：是的，當然。健身追蹤器和智能手表等可穿戴設備已經使用應變片來監測健康指標。它們可以跟蹤運動引起的機械應變，使用戶能夠監測身體活動和心率。例如，應變儀可測量心跳或呼吸引起的細微變形，提供心血管和呼吸健康的連續數據。它們還用于跟蹤姿勢或通過實時監控身體壓力來預防褥瘡等問題。
Q：工程師在設計帶應變片的醫療設備時面臨哪些挑戰，以及如何解決這些挑戰？
A：有很多挑戰需要考慮。實現正確的靈敏度和準確性是關鍵，特別是在使用小型設備時。
展開 復合材料應力測試——埋入式與常規應變片的比較研究
電阻應變片技術已經非常成熟，有多種不同的應用，如靜態材料和耐久性測試等。HBM 提供的應變片超過2000種。
HBM 與法國塑料與復合材料創新產業技術中心 IPC 合作，基于 ISO 527-4 標準，對埋入式應變片 (LI66-10/350) 與常規應變片 (LY21-6/350) 進行了比較研究。試驗在增強玻璃纖維試件上進行。
興趣點
1. 將應變片埋入到纖維材料中對試樣有影響嗎？
2. 安裝在表面上的應變片是否會產生與埋入式應變片不同的測量結果？
展開 從材料特性到實操技巧 | 在纖維增強塑料上安裝應變片
另一個挑戰是將應變信號轉換為機械應力：
損傷/失效機制復雜
- 中間纖維斷裂
- 分層
- 裂紋與纖維平行
一般來說，制造公差較難控制
- 纖維取向
- 矩陣偏移
- 中間纖維化合物
- 樹脂堆積
- 異物
- 孔隙率
- 批量變化
比傳統金屬材料更貴
溫度敏感
對紫外線敏感
難回收
高投資成本（生產）
此外還必須考慮熱彈性效應：
熱導率降低：復合材料的熱導率低于傳統金屬
熱系數殘余應力（例如混合結構）和各向異性材料行為的差異
HBK推薦哪些應變片用于復合材料測量？
這取決于測試應用：
我們建議使用Y系列（最大5%應變）進行靜態、高應變和試片試驗
我們建議使用M系列（最大1%應變）進行交變載荷試驗
我們建議對復合材料使用預接線 Y 系列應變片 ，因為復合材料對典型焊接溫度具有臨界響應。大部分復合材料應變片均備有庫存。
單直片通常用于結構和樣品測試
T 型應變花用于確定泊松比
也可使用3柵應變花; 但是，僅建議使用均勻材料來確定主應變和應力方向
選擇測量柵絲長度
應變片測量表面下的所有應變值，然后求出平均應變。正確的測量柵絲長度取決于測試件。柵絲長度 6mm 和 10mm 是復合材料應變測量的常用解決方案。原則上，選擇應變片的規則與混凝土相同：應變片長度應至少超過纖維間隔的5倍。應變片的寬度也應覆蓋多根纖維。
由于材料的不均勻性，可能出現局部應變峰值。在這種情況下，鏈式應變片可用于確定應變梯度。通常，纖維之間的應力峰值是平均應變的倍數。因此，應變片可能在某些點過載，超過其最大伸長率，盡管放大器顯示出更小的應變。
展開 霍家教程 | 應變片焊接與粘接的區別（附贈焊接教程）
應變片焊接與粘接的區別
焊接和粘合是安裝應變片安裝的兩種主要技術。
第一種方法是將可焊接應變片放到金屬表面，然后使用點焊機將兩者連接起來。相反，粘合是指用工業粘合劑安裝應變片。我們經常被問到何種應用適合粘合，何時適合焊接。
以下我們列出了兩者之間的區別：
焊接的優勢
由于環境因素，例如低溫下大多數粘合劑無法固化（如石油管道）
對濕度的敏感性較低（適用于惡劣環境）*
適用于惡劣環境下的長期應用。
粘接的優勢
采用冷固化膠接材料，安裝方便快捷。
在復雜區域（徑向表面或小尺寸區域）安裝靈活。
無需焊接設備
有多種不同的應變片類型可供選擇。
*建議安裝后對應變片進行保護，因為焊接點可能受到腐蝕。
HBM焊接和黏貼應變片
HBM是應變片開發和制造領域的全球領導者。我們提供數以千計的型號。
我們的應變片粘合材料包括冷固化和熱固化粘合劑，如酚醛樹脂、甲基丙烯酸鹽和環氧樹脂。這些材料易于操作，適用于實驗測試和傳感器制造。
展開 測量力的三種方法| 應變片、應變傳感器、力墊圈測量的優缺點
</p><p><br></p><p>對于應變力傳感器來說，即使在現場安裝后，也可以很容易地再現校準過程中確定的特性曲線，即施加的力和輸出信號比。力傳感器必須安裝在力傳遞流中，并且沒有任何分力，這是先決條件。并且必須確保完整的力傳遞流通過傳感器進行測量。這意味著力傳感器的特性，例如硬度和動態性能，這將影響整體設計。另外，大量程的傳感器具有更大的結構。</p><p><br></p><p><strong>力測量</strong>可以通過結構的變形來進行測量，可以采用以下<strong>三種方法</strong>：</p><ul><li>安裝應變片</li><li>利用應變傳感器，其有時候內置了電路</li><li>利用力墊圈，其基于應變或壓電技術</li></ul><p><br></p><p>這些方法的<strong>劣勢和優勢</strong>總結如下：</p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_jpg/0dOps7rIddq4siaMfxNgdfkrjNqWNYC4ric7cnnYsZWIBhoibQSe9XpjvYbTYP3hWYzmS9PCs7IstlS13hn1hpVNQ/640?wx_fmt=jpeg&from=appmsg"></p><p><br></p><h2><strong>1. 采用應變片測量</strong></h2><p>安裝應變片實際上對被測物體的結構沒有任何影響。結構的硬度和動態特性將會保持不變。在對花絲結構測試時，應變片具有非常明顯的優勢，因為其變形時，只需要非常小的力。安裝時需要使用<strong>全橋應變片</strong>，并且需要選擇能夠補償寄生負載（例如，彎矩或扭矩）的應變片。此外，需要測量這些影響。
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ANSYS Workbench 圓盤S型應變片式電阻壓力傳感器結構設計及有限元分析
第三章 圓盤S型應變片式電阻壓力傳感器結構設計
3.2圓盤S型應變片式電阻壓力傳感器三維建模
圓盤S型應變片式電阻壓力傳感器的三維結構模型如圖3.1所示
圖3.1 Pro/E三維模型
圓盤S型應變片式電阻壓力傳感器結構設計三維建模過程如下：
（1）打開Pro/E三維制圖軟件，打開新建模型對話框，選擇類型為零件，實體模型，對建立的模型重命名后，采用缺省模塊，點擊確定進入軟件編輯視圖區，如圖3.2所示。
圖3.2 Pro/E新建模型對話框
（2）進入Pro/E建模草繪編輯區，如圖3.3所示，根據操作方便性和模型特征選擇草繪平面為TOP平面，參照平面RIGHT平面，其他采用默認設置。
圖3.3 Pro/E草繪設置對話框
（3）草繪圓盤S型應變片式電阻壓力傳感器底座圓盤的圓盤結構，如圖3.4所示，利用圓形和直線剪切得到草繪平面，圓盤直徑94mm，方形結構長88mm，寬90mm。
圖3.4 底盤草繪平面
（4）繪制好特征草圖后，利用拉伸功能按鈕，拉伸按鈕里面具有參數選擇的功能，可以設置厚度，選取不同類型尺寸的生成，調整拉伸方向，設置厚度32mm，將中心部分挖去一部分模擬貼片處，使用草繪、拉伸去除材料。其拉伸后生成的圓盤模型如下圖3.5所示。
圖3.5拉伸幾何模型
（5）草圖繪制側面的螺紋孔20mm以及對稱S型槽，通過拉伸命令，選擇去除材料，最后通過倒圓角命令得到圓盤S型應變片式電阻壓力傳感器底座圓盤模型結構，如圖3.6所示。
圖3.6 圓盤S型應變片式電阻壓力傳感器底座圓盤模型結構
（6）本文研究圓盤S型應變片式電阻壓力傳感器彈性體的結構不同對應的應變片貼片位置處的應力變化情況分析，因此針對結構的設計，調整模型S型槽的寬度為4mm、6mm、8mm、10mm，如圖3.7所示。
展開 知識分享 | 如何粘貼應變片到螺栓中
“
測量螺栓的緊固應力
是非常困難的，在測量緊固應力時，很難將應變片連接到螺栓上。通常情況下，這需要使用重型機械。然而，通過使用
特殊的電阻應變片
，可以用一個非常簡單的方案測量螺栓的軸向載荷。
本文采用1-LB11-3/120ZW應變片作為示例。這種應變片和傳統的電阻應變片安裝方式不同，其需要嵌入到螺栓頂部的孔中進行測量。
所需設備
LB11用于螺栓測量的應變片
：LB11是一種
帶有引線的柱狀應變片
，其專門用于
螺栓，螺絲
及其他結構件的應變，力與振動測量。
E
P70應變計粘合劑：EP70是一種易于使用的熱固化環氧樹脂粘合劑，特別適用于圓柱形應變計。
應變片清潔劑
：HBK提供不同的清洗劑，用于應變片測量點和測量對象清洗。
其他設備包括
：鉆孔機，烙鐵、支持 ? 橋的橋路放大器。
操作流程
1、鉆孔準備
第一步，在螺栓中心鉆直徑2mm孔，深度如下圖所示。所需的鉆孔深度，應變片定位根據不同的螺栓會產生變化。需要確定的是，應變片應安裝在預期最大應變的區域。此外，需要考慮螺釘的剛度。鉆削會降低拉伸應力截面。
展開 面向復雜結構試驗應變片貼片的高效建模工具
應變片是由敏感柵等構成用于測量應變的元件，可以將電阻的變化轉化為測點的應變值，在實際工程中應用很廣。
常規的結構試驗，需基于有限元分析的結果和經驗選擇并設置應變片位置，然后由人工貼片到相應位置。但是針對航天、航空等大型結構試驗，需要處理成百上千個應變片時，貼片數據、試驗數據管理與后續對比工作量繁雜，需要開發高效的建模工具。
基于SiPESC平臺，融合CAD模型、有限元模型、以及數值計算結果，可實現將不同型號的應變片貼片的快速建模。該工具可生成相應的幾何文件和數據文件，便捷高效實現多類型的模型一體化顯示與操作，大幅度提高工作效率。
操作步驟說明
1、通過三個點確定應變片的位置及方位。
2、選擇該應變片對應的位置描述，當填寫不準確時程序會產生相應的提示（比如和其他位置重復或者位置描述不夠具體）。
3、如果想要修改或刪除某個應變片，有相應的按鈕可提供相應的操作。
展開 知識分享 | 用應變片測定材料的熱膨脹系數
熱膨脹系數的測定
今天我們將介紹如何使用”不匹配”
箔式應變片
來確定
鋁的熱膨脹系數
。
當溫度發生變化時，每個四分之一橋應變片記錄一個測量信號，即“表觀應變”。應變片測量點暴露在溫差Δ?下的表觀應變可描述為：
符號解釋：
εs
應變片的表觀應變
αr
電阻溫度系數
αb
被測物的熱膨脹系數
αm
測量柵絲材料的熱膨脹系數
k
應變片K系數
Δ?
觸發表觀應變的溫差
在HBM所有應變片包裝上，都有一個表觀應變與溫度之間的函數。當然，只有當被測材料的線性膨脹熱系數與應變片組上的數據相匹配時，這些數據才會給出有意義的結果。以下內容適用于：
公式 2
測定線膨脹熱系數 α
如果要測定熱膨脹系數αm，表觀應變可很好地用于此目的。
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