應變計和壓力傳(chuan) 感器廣泛用於(yu) 從(cong) 靜態到動態的許多測量應用。例如，它們(men) 通常用於(yu) 重量測量的稱重傳(chuan) 感器內(nei) 部，以及某些類型的加速度計傳(chuan) 感器中。應變計傳(chuan) 感器用於(yu) 測量：
• 拉緊
• 重量
• 力量
• 偏轉
• 振動
• 加載
• 扭矩
• 壓力
• 壓力。
簡而言之，它們(men) 用於(yu) 測量力。
應變計有時也稱為(wei) 電阻應變計，或簡稱為(wei) 電阻應變計。 Gage也可以拚寫(xie) 為(wei) gauge—— 這隻是一個(ge) 慣例問題，沒有什麽(me) 區別。
但它們(men) 也用於(yu) 高動態測量應用，由於(yu) 被測機械物體(ti) 的變形，它們(men) 的輸出波動很大。
想象一下一輛汽車以非常高的速度快速穿過比利時街區的車身麵板。或者安裝在以數千轉/分鍾旋轉的驅動軸上，並 隨著軸上的負載動態變化而受到拉力和扭轉。應變計有無數的 應用。
稱為(wei) “應變”的屬性被認為(wei) 是物體(ti) 長度變化與(yu) 原始無應力長度的比率。
應變計傳(chuan) 感器（又名“應變片傳(chuan) 感器”）可以測量由外力引起的長度變化，並將其轉換為(wei) 電信號，然後將其轉換為(wei) 數字值，進行顯示、捕獲和分析。這是有效的，因為(wei) 應變計傳(chuan) 感器在拉伸或壓縮時會(hui) 經曆電阻變化。
應變計（ 又名“應變儀(yi) ”）通過電阻的變化來測量應變。在單傳(chuan) 感器應變計中，金屬箔圖案安裝在柔性基板上，該基板還用於(yu) 將金屬與(yu) 被測物體(ti) 絕緣。電流流過箔圖案。當被測物體(ti) 在與(yu) 箔圖案平行的軸上受到應力（即彎曲或扭曲）時，電阻會(hui) 發生變化，該變化與(yu) 偏轉量成比例。
典型的單箔應變計傳(chuan) 感器
當導體(ti) 被拉伸時，其電阻會(hui) 增加。當它被壓縮時，它的阻力就會(hui) 降低。可以使用惠斯通電橋來測量電阻的變化 。
如下圖所示， 惠斯通電橋電路 通過平衡電橋電路的兩(liang) 個(ge) 支路（其中一個(ge) 支路的值未知）來測量未知電阻 (Rx)。由於(yu) 其他三個(ge) 電阻的值已知，並且其中一個(ge) 也是可調的，因此電路可以推斷出任意時間點 Rx 的電阻是多少。
應變計操作（為(wei) 了清晰起見，誇大了彎曲）
當四個(ge) 電阻器中的一個(ge) 用於(yu) 進行單軸測量時，這就是所謂的 四分之一橋 連接。信號調節器必須提供三個(ge) 缺失的傳(chuan) 感器，並平衡電路，實時推導傳(chuan) 感器的電阻值，並將該電阻轉換為(wei) 適當的應變測量值（當沒有電流通過 V 時，電路平衡）。
惠斯通電橋圖
因此，使用兩(liang) 個(ge) 傳(chuan) 感器是 半橋，而使用所有四個(ge) 傳(chuan) 感器進行測量是 全橋 配置。在上麵的全橋圖中，傳(chuan) 感器的輸出電壓在 C 和 B 處測量，而激勵電壓在 A 和 D 處提供。
有些應變計具有多個(ge) 傳(chuan) 感器，可以一次測量多個(ge) 方向的應變。這些通常被稱為(wei) 應變儀(yi) 玫瑰花，它們(men) 有不同的幾何形狀，適合不同的應用。
最常見的花環是 雙軸花環，其中兩(liang) 個(ge) 傳(chuan) 感器安裝在 0° 和 90°（彼此垂直），以及 三軸花環，其中三個(ge) 儀(yi) 表按指定模式排列，例如 0° - 60° - 120°，或0° - 45° - 90°。
應變蓮座結構
當信號調節器提供完成惠斯通電橋電路所需的缺失電阻時，這稱為(wei) 電橋完成。例如，Dewesoft 的 STG 係列信號調節器提供了這種完成功能，甚至允許您在 120Ω 和 350Ω 完成電阻之間進行選擇。
對此完成的控製完全通過 Dewesoft X 數據采集軟件完成：無需進行物理開關(guan) 或設置。在這種情況下，信號調節器實際上在硬件中具有“缺失”的電阻器，並根據您在軟件中的設置將它們(men) 切換到電路上的正確位置。
當您購買(mai) 應變計傳(chuan) 感器時，包裝上通常會(hui) 顯示 GF 或 應變係數 （或 應變係數）。這是一個(ge) 大約 2 的數字。在軟件中設置傳(chuan) 感器時了解這一點非常重要。該係數與(yu) 由應變引起的電阻變化超過傳(chuan) 感器的固有電阻除以應變本身有關(guan) 。同樣，當使用Dewesoft X 數據采集軟件 和 Dewesoft STG 係列信號調節器 設置傳(chuan) 感器時 ，可以將量具係數 直接輸入到軟件中，該軟件將執行所有必要的數學運算，以確保完美的測量。
此時，您可能想知道溫度及其對這些測量精度的影響。畢竟，任何時候我們(men) 談論電阻測量時，溫度都是一個(ge) 因素，因為(wei) 它很容易改變測量結果，導致錯誤的讀數。眾(zhong) 所周知，應變計傳(chuan) 感器對溫度很敏感 ，除非進行補償(chang) ，否則會(hui) 影響其精度。
傳(chuan) 感器的溫度變化不僅(jin) 是由環境溫度引起的（想象一個(ge) 傳(chuan) 感器在陽光下，或者直接安裝在正在運行的發動機上，而另一個(ge) 傳(chuan) 感器則不然），而且還由為(wei) 惠斯通電橋本身供電的電流引起！這也稱為(wei) 自熱現象。
激勵傳(chuan) 播的距離越遠，所需的強度就越大，從(cong) 而導致激勵本身使傳(chuan) 感器發熱更多。此外，引線電阻本身可能成為(wei) 影響測量的因素，例如，在傳(chuan) 感器和信號調節器之間的距離特別大的情況下。
由於(yu) 這些變量， Dewesoft STG 信號調節器 被設計為(wei) 允許 SENSE 線 連接到 橋式電路的角落。這些線路允許信號調節器測量調節器和傳(chuan) 感器處的激勵之間的差異，並相應地自動調整電路，消除誤差並確保讀數準確穩定。
應變測量全橋通道設置
虛線顯示，雖然可以在連接器處連接傳(chuan) 感線，但最好在傳(chuan) 感器本身處連接，以獲得此功能的全部好處。
分流 器 是一種電阻器，連接在 惠斯通電橋電路的一個(ge) 支路上，暫時使其不平衡。該方法模擬給定的應變，並且由於(yu) 分流電阻器的值已知（通常為(wei) 59.88 kΩ），因此它提供了已知的偏移。該分流校準電阻器的瞬時接通通常在測試開始和結束時進行，以便在數據分析過程中可以參考測量數據。因此，在長時間測試的整個(ge) 範圍內(nei) 可能發生的任何基線偏移都可以在以後通過數學方法檢測和抵消。
Dewesoft STG 信號調節器提供一個(ge) 內(nei) 部分流校準電阻，無需外部連接（這也無需接觸接線！）。此外， Dewesoft X DAQ 軟件 允許您通過屏幕上的點擊來進行分流校準。 分流校準 可以在單個(ge) 通道上完成，也可以同時在多個(ge) 通道上完成。
分流電阻器以及每個(ge) 應變計傳(chuan) 感器或傳(chuan) 感器內(nei) 的電阻器的精度 非常重要，因為(wei) 它會(hui) 影響最終讀數的精度。 Dewesoft 等製造商在表示電阻器精度時遵循最佳實踐，提供標稱電阻和容差規格。標稱電阻代表以歐姆為(wei) 單位的預期值，而容差是在 25°C 下測量的標稱值的最大可能偏差。
最好的做法是使用盡可能低的激勵電壓，以避免前麵提到的自熱現象。同時，有多種激勵水平可供選擇是非常有用的。重要的是，激勵線像信號線一樣被隔離，以確保記錄數據的低噪聲和最佳信噪比。
所有 Dewesoft DAQ 係統的先進AD 轉換器電子器件 ， 特別是SIRIUS DAQ硬件 的 DualCoreADC® 技術方法，也確保了這一點 。由於(yu) 減少信號電纜的長度對於(yu) 應變傳(chuan) 感器尤為(wei) 重要，因此所有 Dewesoft 數據采集係統的模塊化特性 在這些應用中具有堅實的優(you) 勢。
應變定義(yi) 為(wei) 物體(ti) 與(yu) 其原始尺寸和形狀相比所經曆的變形量（長度相對於(yu) 原始長度的增加比率）。術語“應變”通常用於(yu) 描述截麵的伸長率。由於(yu) 外力作用在物體(ti) 上，物體(ti) 可能會(hui) 受到應變。
應變是無量綱量，通常以百分比表示。對於(yu) 鋼來說，應變的典型測量值小於(yu) 2 mm/m，並且通常以微應變單位表示。一個(ge) 微應變是產(chan) 生百萬(wan) 分之一變形的應變。微應變的縮寫(xie) 為(wei) µε。
應力定義(yi) 為(wei) 每單位麵積施加的力。它通常是由於(yu) 施加的力而發生的，但通常是由於(yu) 材料內(nei) 或較大係統內(nei) 的力的影響而發生的。
例如，讓我們(men) 想象一根固定在頂部並垂下的電線。我們(men) 在這根線的末端施加重物，將其向下拉，從(cong) 而施加向下的力。我們(men) 可以看到，在下圖中， A 是電線的原始橫截麵積，L是原始電線的長度。在此示例中，材料（線材）承受稱為(wei) 軸向應力的應力。
應力變形力
這些單位與(yu) 壓力相同，因為(wei) 壓力是應力的特殊變化。應力是比壓力更複雜的量，因為(wei) 它隨著方向和作用表麵而波動。
我們(men) 可以通過應變 (ε) 和楊氏模量(E)相乘來計算應力 (σ) 。
楊氏模量，也稱為(wei) 拉伸模量 或 彈性模量， 是彈性材料剛度的量度，是用於(yu) 表征材料的量。
它被定義(yi) 為(wei) 在胡克定律成立的應力範圍內(nei) 沿軸的應力 （每單位麵積的力）與(yu) 沿該軸的應變 （變形與(yu) 初始長度的比率）的比率 。
楊氏模量值非常高的材料是剛性的。
楊氏模量 [E] 可以通過將拉伸應力除以應力-應變曲線的彈性（初始、線性）部分中的拉伸應變來計算：
在哪裏：
• E是楊氏模量（彈性模量）；
• F是施加在受拉物體(ti) 上的力；
• A0為(wei) 受力時原始橫截麵積；
• ΔL是物體(ti) 長度變化的量；
• L0是物體(ti) 的原始長度。
根據國際單位製 (SI)，楊氏模量的單位是帕斯卡（Pa 或 N/m2 或 m−1·kg·s−2）。實際使用的單位是兆帕（MPa 或 N/mm2）或千兆帕（GPa 或 kN/mm2）。
在美國習(xi) 慣單位中，楊氏模量以磅每平方英寸 (psi) 表示。
應變通常以μm/m（微米每米）表示，也稱為(wei) 微應變，符號為(wei) με。您可能還會(hui) 看到“mV/V”，它是指每伏激勵的輸出（以毫伏為(wei) 單位）。應變計需要由電源電壓激勵或驅動，以便提供與(yu) 沿測量軸看到的應變量成比例的輸出。
彈性模量和屈服應力是兩(liang) 種常見的材料特性，可以通過使用機械測試係統進行拉伸測試來計算。
機械測試係統的程序是將所選材料夾在兩(liang) 個(ge) 夾具之間。底部夾具在表麵上拉緊，而頂部夾具以一定的位移速率向上移動。
測試係統記錄拉伸材料所需的力以及夾具的適當位移。工程師測量樣本的原始橫截麵積和夾具之間的原始長度。之後，他們(men) 能夠根據力數據計算應力，並根據位移數據計算應變。然後使用所有數據創建應力應變圖，如下圖所示。
泊鬆比是橫向應變與(yu) 軸向應變的負比（假設軸向應變沿施加載荷的方向）。該比率通常由希臘字母 v （也寫(xie) 為(wei) nu，發音類似於(yu) “new”）給出。您可以通過拉伸橡皮筋來可視化這種效果 - 當您將其兩(liang) 端拉得更遠時，橡皮筋本身的寬度就會(hui) 收縮。大多數材料的泊鬆比在 0 到 0.5 ν 之間。鋼的測量值通常為(wei) 0.3 ν，而橡膠的測量值幾乎為(wei) 0.5 ν。
有兩(liang) 種正常應力 - 拉伸和壓縮。拉應力為(wei) 正，壓應力為(wei) 負。當拉伸力或壓縮力相互作用時，就會(hui) 產(chan) 生正應力。
在下圖中，我們(men) 可以看到施加在長方體(ti) 上的拉伸載荷。長方體(ti) 對拉伸載荷的響應很大程度上取決(jue) 於(yu) 增強纖維的拉伸剛度和強度特性，因為(wei) 它們(men) 遠遠高於(yu) 樹脂係統本身。
下圖顯示了承受剪切載荷的複合材料。該負載試圖使相鄰的纖維層彼此滑動。在剪切載荷下，樹脂在將應力傳(chuan) 遞到複合材料上方麵發揮著重要作用。為(wei) 了使複合材料在剪切載荷下表現良好，樹脂元件不僅(jin) 必須表現出良好的機械性能，而且還必須對增強纖維具有高粘附力。複合材料的層間剪切強度 (ILSS) 通常用於(yu) 指示多層複合材料（“層壓板”）中的此屬性。
• 軸向應變：“軸向應變”是指物體(ti) 由於(yu) 沿其水平軸的力而拉伸或壓縮的方式。它在數學上定義(yi) 為(wei) 軸向應力除以楊氏模量。
• 彎曲應變（力矩應變）：“彎曲應變”是指物體(ti) 由於(yu) 沿其垂直軸施加的力而如何在一側(ce) 拉伸並在另一側(ce) 收縮。彎曲應變也稱為(wei) “力矩應變”，在數學上定義(yi) 為(wei) 彎曲應力除以楊氏彈性模量。
• 剪切應變：“剪切應變”結合了物體(ti) 沿水平軸和線性軸變形的測量。它在數學上定義(yi) 為(wei) 剪應力除以剪應力模量。
• 扭轉應變：“扭轉應變”是指沿被測物體(ti) 水平軸和垂直軸的圓周力。它在數學上定義(yi) 為(wei) 扭轉應力除以扭轉彈性模量。
• 壓縮應變：當兩(liang) 個(ge) 相等且相反的力作用來壓縮物體(ti) 時，就會(hui) 產(chan) 生壓縮應變。發生這種情況時，物體(ti) 的長度在壓應力下會(hui) 減小。
通過 應力-應變曲線可視化應力和應變之間關(guan) 係的最簡單方法。您可以在下圖中看到該曲線提供了一些非常有用的材料屬性。應力-應變曲線是通過實驗計算的。
應變應力曲線
應力-應變曲線是結構鋼的典型曲線：
• 極限力量
• 屈服強度（屈服點）
• 破裂
• 應變硬化區域
• 頸縮區域
• 表觀應力（F/A0）
• 實際應力（F/A）
• TORQUE-LINK-200 無線扭矩/應變傳(chuan) 感器節點
• SG-LINK-200-OEM 嵌入式無線應變/模擬傳(chuan) 感器
• SG-LINK-200 三通道無線應變/模擬傳(chuan) 感器
• V-LINK-200 8 通道無線應變/模擬傳(chuan) 感器節點
電話
微信
