工程中的应力测量技术工程中的应力测量技术1概述概述v为什么要进行应力的测量为什么要进行应力的测量2概述概述v基本应力测量系统基本应力测量系统放大放大滤波滤波放大放大感应感应处理处理FFTIFFTAD3主讲内容主讲内容v应变片应变片v电桥电桥4应力和应变应力和应变LL5应变片的基本形式应变片的基本形式6应变片感应原理应变片感应原理LL粘贴在被测体上，与被测体具有相同的应变粘贴在被测体上，与被测体具有相同的应变7应变片的感应误差应变片的感应误差应力波应力波应变片应变片l敏感栅敏感栅基底层基底层粘贴层粘贴层用一定面积上的平用一定面积上的平均应力来评价某一均应力来评价某一点的应力，固有误点的应力，固有误差差敏感栅与被测体间敏感栅与被测体间并非无缝贴合，存并非无缝贴合，存在动态响应误差在动态响应误差人为误差人为误差8电桥应力测试信号转换原理电桥应力测试信号转换原理R1R2R4R3eoexI1I29电桥应力测试信号转换原理电桥应力测试信号转换原理R1+RR2R4R3eoexI1I2电桥平衡条件电桥平衡条件当某一电阻阻值发生变化时当某一电阻阻值发生变化时除了应力，电桥还可以用来测量什除了应力，电桥还可以用来测量什么？么？10应用电桥应特别注意的问题应用电桥应特别注意的问题R1+RR2R4R3eoexI1I2除了应力，电桥还可以用来测量什除了应力，电桥还可以用来测量什么？么？只要可以有规律性的引起桥臂电阻只要可以有规律性的引起桥臂电阻发生变化的都可以发生变化的都可以温度与应力在电阻直流电温度与应力在电阻直流电桥中是一对冤家，温度漂桥中是一对冤家，温度漂移是应力测量系统中需要移是应力测量系统中需要着力对付的一个问题。着力对付的一个问题。11电桥电压输出的和差规律电桥电压输出的和差规律R1+R1eoexR2+R2R3+R3R4+R4v相邻相邻两桥臂电阻同时变化两桥臂电阻同时变化所产生的电压输出为该两桥所产生的电压输出为该两桥臂单独引起输出电压之臂单独引起输出电压之差差；v相对相对两桥臂电阻同时变化两桥臂电阻同时变化所产生的电压输出为该两桥所产生的电压输出为该两桥臂单独引起输出电压之臂单独引起输出电压之和和；12实际应用中电桥的工作方式实际应用中电桥的工作方式半桥单臂（1/4桥）半桥双臂（半桥）全桥13直流电桥的平衡直流电桥的平衡o平衡的目的：无应变时，使输出电压为零o两种方法：n调节各桥臂电阻，使桥路满足：n对输出电压进行调轨14直流电桥的平衡直流电桥的平衡o桥臂电阻调节方式串联平衡差动串联平衡并联平衡并联差动平衡15直流电桥的平衡直流电桥的平衡o输出电压调轨方式差动放大后，用加法电路进行输出电压的调轨eoVshunt16电桥的灵敏度电桥的灵敏度或或灵敏度定义：灵敏度定义：利用电桥电压的和差规律利用电桥电压的和差规律17提高灵敏度的途径提高灵敏度的途径o提高桥压；提高桥压；o应用标称阻值较小的应变片；应用标称阻值较小的应变片；o应用较多的工作片；应用较多的工作片；S1S2=2S1S2=4S118提高灵敏度的途径提高灵敏度的途径o通过提高桥压来提高灵敏度会带来什么问题通过提高桥压来提高灵敏度会带来什么问题？o通过减小应变片阻值会带来什么问题？通过减小应变片阻值会带来什么问题？o实际应用中，桥压的提高受到限制，提高灵实际应用中，桥压的提高受到限制，提高灵敏度一般通过应用较多工作片的方式。敏度一般通过应用较多工作片的方式。应变片发热，引起温度漂移应变片发热，引起温度漂移电流增加，功耗增大电流增加，功耗增大19电桥灵敏度的调节电桥灵敏度的调节o为什么要调节灵敏度？为什么要调节灵敏度？n对信号进行衰减，以免超出后续电路的信号调对信号进行衰减，以免超出后续电路的信号调理范围理范围n微量的灵敏度调节可在应变和输出之间建立一微量的灵敏度调节可在应变和输出之间建立一种简便的计算关系；常用于控制系统。种简便的计算关系；常用于控制系统。o灵敏度取决于：灵敏度取决于：n桥压；（可调节）桥压；（可调节）n工作应变片的数目和连接形式；（连接后固定工作应变片的数目和连接形式；（连接后固定而无法调节）而无法调节）20电桥灵敏度的调节电桥灵敏度的调节Rs21远程测量时电桥的补偿远程测量时电桥的补偿传感器端温度发传感器端温度发生变化，导致温生变化，导致温度漂移度漂移22远程测量时电桥的补偿远程测量时电桥的补偿利用和差规律将利用和差规律将相邻桥臂的电缆相邻桥臂的电缆引出，使之具有引出，使之具有相同的长度，并相同的长度，并处于同一个温度处于同一个温度场中。构成补偿场中。构成补偿电路。电路。23电桥的标定电桥的标定Ra在开始进行实际在开始进行实际应变的测量之前，应变的测量之前，通过人为的改变通过人为的改变某一桥臂上的电某一桥臂上的电阻，观察系统的阻，观察系统的输出是否符合既输出是否符合既定的电压值。定的电压值。24实际应用中的多功能电桥电路实际应用中的多功能电桥电路平衡调节平衡调节灵敏度调节灵敏度调节校正电路校正电路25常用术语Bridge Arm ResistorBridge factorCalibration Strain BridgeCompletion ResistorExcitation VoltageFull-bridgeGage factor Half-bridgeInput ImpedanceMicro-strain Quarter-bridge Shunt BridgeShunt Resistor Strain GageWheatstone Bridge26谢谢！谢谢！27