應變量的測量裝置——應變傳感器

時間：2024/7/1閱讀：288

什么是應變傳感器？

應變傳感器

應變傳感器是一種將測量對象的應變作為電信號的變化進行檢測，并根據該電信號的變化來測量應變量的測量裝置。

它能夠進行極其準確和快速的響應測量，并且與靜態和動態應變測量兼容。

應變傳感器用于檢查汽車、火車、飛機和建筑物等結構的強度和安全性。它還用于臨床醫學、康復、人體工程學等，可用于測量廣泛領域的物理量。

此外，應用應變傳感器的傳感器包括加速度傳感器、稱重傳感器、壓力傳感器、位移傳感器和扭矩傳感器。

應變傳感器的一般結構是由薄絕緣膜上的薄金屬膜制成的鋸齒形布線。請注意，由金屬膜制成的布線是通過光刻形成的，并且應變傳感器使用特殊的粘合劑粘附到被測量的物體上。

應變傳感器通過將樣品表面上的應變轉換為電信號來執行測量。使用該傳感器，整個電路的電阻根據樣品中的應變而變化，因此可以通過測量電阻來量化應變。如果待測物體在安裝有應變傳感器的情況下產生應變，則應變傳感器的鋸齒形接線將根據應變而膨脹和收縮。

當導線拉伸時，導線的截面積變小，電阻增大，當導線收縮，截面積增大時，電阻減小。可以根據電阻的變化來測量和量化應變量。惠斯通電橋電路用于檢測該應變傳感器電阻值的微小變化。

在惠斯通電橋電路中，在電橋的輸入側施加電壓，在輸出側測量由于被測物體的應變而變化的電壓。根據該差異，可以檢測到應變傳感器接線的電阻變化，并由此可以量化被測物體上的應變。應變傳感器的接線大多由金屬箔制成，但也有一些由半導體制成。還有利用陶瓷壓電效應的應變傳感器。

應變傳感器包括單軸型和多軸型，單軸型僅具有一個鋸齒狀接線的元件，而多軸型則具有兩個或多個元件。在多軸設備中，兩個元件被布置為部分重疊。

有多種類型，例如適合測量泊松比的類型，以及適合應力分析的三元件部分重疊排列的類型。此外，具有多個平行排列元件的裝置適用于應力集中區域的應變分析。

除了根據測量對象選擇應變傳感器的類型和應變方向上的接線長度（標距）外，使應變傳感器的線膨脹系數與應變傳感器的線膨脹系數相匹配也很重要。被測物體的線性膨脹是一個重要點。

為了準確測量，需要去除被測物體上的銹跡、油漆等。另外，用砂紙等清理被測物體的表面，并對粘貼應變傳感器的表面進行脫脂也很重要。

為了使用應變傳感器進行精確測量，首先確定并標記待測物體上的準確位置。然后，將規定的粘合劑涂在應變傳感器的背面，將被測物體上的標記與應變傳感器上的中心標記對齊，并壓緊。

即使使用瞬間粘合劑，留出足夠的干燥時間也很重要。

應變傳感器利用鋸齒狀布線的電阻變化來測量應變量，但由于電阻值的誤差和應變傳感器的布線的誤差，會產生測量誤差。此外，連接應變傳感器與電源的引線電阻、測試環境的溫度和濕度等也是造成測量誤差的因素。

一些設備使用特定的應變傳感器和數據記錄器組合來自動糾正這些錯誤。