液氮低温环境下电阻应变片测试性能的试验研究

分别采用低温电阻应变片及拉线式位移传感器的电测技术,该文开展了液氮浸泡下的悬臂梁结构在静载条件下的应变测量。对两种实验测试结果和理论分析结果进行了对比和精度分析,给出了相应的实验标定曲线,并探讨了测量过程中应变片粘接、电桥连接方式、液氮冷却和数据采集对实验结果精度的影响因素等。结果表明:在采用温度补偿和应变片的正确粘贴和良好固化情形下,低温应变片能够在液氮低温区给出较高精度的应变测量;拉线式位移传感器几乎不受低温的影响,测量简单易行。相关技术和结果将为中科院近代物理研究所自主研制的兰州潘宁离子阱7T超导磁体的低温下应变测量提供方法和指导。     

应变电测与传感器技术的新发展及应用

首先介绍应变电测与传感器技术的新发展:(1)各种新型特殊电阻应变计:高温600～800℃密封焊接式应变计,900℃粘贴式动态应变计,低温-269～-196℃电阻应变计,防水应变计,大应变15%～30%电阻应变计等。(2)新型应变计式传感器:土木、机械用力传感器,钢筋计,土压力计,扭矩传感器,六分力传感器,另有应变传感器可安装在结构上测量应变,可重复使用,配合应变测试仪器使用,还可进行无线遥测。(3)新型数据采集仪器:高速静态数据采集仪,最多达1000通道,可测应变、温度、应变式传感器、直流电压等,精度0.05%,采集速度每通道0.04s,多通道总计0.4s采集完成;小型多通道动态应变和温度记录仪,最多有80通道,其中应变最多达64通道,其余为热电偶、电压测量通道;超动态电阻应变仪,频响可达200～500kHz,另有数据采集和分析软件可快速分析处理数据。其次介绍近来在土木工程、铁路工程、机械工程和航空航天工程以及医学、体育等领域中的若干应用实例。     

薄膜应变计概述

一前言电阻应变片(计)广泛应用于应变测量和压力传感器与加速度传感器等方面。20世纪60年代以前,测量应变都是使用金属丝式或箔式应变片。60年代发展了半导体体型应变片,提高了灵敏度。60年代后期,又发展了Si扩散工艺的应变计传感器,克服了半导体体型应变计稳定性差、一致性不好,难以小型化等缺点。丝箔式及半导体体型应变计已在国内广泛使用,而Si扩散应变计传感器也已有许多单位研制生产,正在逐步推广使用。本文所介绍的薄膜式应变计,是一种在60年代才为人所注意,70年代才走向实用阶段的新型应变计,近2—3年国外已开始有最优越的高稳定性能的产品问世。     

常温电阻应变计应变极限的测定

一、前言在结构构件和机械部件的各种静、动态强度试验及实验应力分析中,电阻应变测量技术具有重要地位并得到广泛的应用。电阻应变计是电阻应变测量中的关键元件,它除应用于一般的强度试验与实验应力分析外,还可制成力、压力、位移、扭矩、速度、加速度等各种传感器,在冶金、化工、机械、交通运输、商业等部门作非电量测量,信号控制和秤量之用。电阻应变计的质量好坏直接关系到各种应力应变测量及各种传感器的精确度和可靠性。评定电阻应变计质量优劣的技术指标(即工作特性)为数不少,其测定方法更多。本文仅就     

高温灵敏系数标定影响因素分析

高温应变计是高温结构强度测试、疲劳测试和寿命评估的主要测量传感器,其灵敏系数测试的准确性影响高温应变测试中应变修正数据的真实性。对应变计灵敏系数原理进行分析,明确灵敏系数是应变计输出与应变之间的关系,对砝码加载四点式简支梁结构和纯弯矩钢架梁结构灵敏系数测量模型进行分析,确定产生标准应变的影响因素。常温灵敏系数标定的影响因素有试验梁尺寸、试验梁轴向力,实际灵敏系数测试结果表明简支梁灵敏系数略大,分散明显较大。高温下应变计的输出与载荷应变、应变计热输出、试验梁尺寸变化、弹性模量变化和摩擦力变化有关,对热输出消除方法进行探讨,理论上明确温度下简支梁尺寸变化、弹性模量变化误差高达22%,钢架梁的刚性封闭静态力学平衡系统的温度影响误差较小。利用自研框架式高温裸栅应变计、高温陶瓷胶,进一步用简支梁、钢架梁实际测试灵敏系数随温度变化验证了理论分析的正确性。     

金属粘贴式电阻应变计应变传递分析

通过建立金属粘贴式电阻应变计的二维应变传递解析计算模型,对金属粘贴式电阻应变计的应变传递机理进行深入分析。结果表明,金属粘贴式电阻应变计的应变传递过程受敏感栅、基底及胶接层的几何参数和物理特性参数影响,且在金属粘贴式电阻应变计敏感栅两端存在应变过渡区。当胶接层横向宽度越宽、厚度越薄、弹性模量越大时,敏感栅两端的应变传递过渡区就越小,金属粘贴式电阻应变计的平均应变传递率则越大。因此,在实际应用中,应优先选择高弹性模量的胶粘剂,且必须严格控制金属粘贴式电阻应变计的粘贴工艺。     

铂合金高温应变计

一、国外铂合金应变计研制使用概况电阻应变计是一种在工程和科学研究中广泛使用的测量应变的传感器。用电阻应变计进行高温应变测量的工作国外早在1944年就已开始。卅年来,随着宇航技术和核工程等部门的飞速发展,对结构热应力的测量不断提出新的要求,这就促使高温应变计等热应力测量技术有了很大的发展。五十年代     

高温ITO薄膜应变计制备及压阻性能EI北大核心CSCD

高温薄膜应变计被广泛应用于极端条件热端构件的应变测量。ITO薄膜应变计通常能够应用于1000℃以上的应变测量,为了研究ITO薄膜的显微结构、XPS光谱、阻温特性及压阻响应,采用磁控溅射在陶瓷基底上制备了ITO薄膜应变计,并在高温纯N2中热处理ITO薄膜。结果表明,其电阻温度系数稳定在-750×10-6℃-1,在1200℃下测试其应变特性,测得电阻漂移率为0.0018 h-1,应变因子为16。ITO薄膜在高温下具有稳定的电阻温度系数和低漂移率,为高温端部件应变的测量提供了可能。     

新型应变电阻合金4YC8精密箔材的元件特性

４ＹＣ８合金，即Ｃｕ－Ｎｉ－Ｍｎ－Ｃｏ应变电阻合金，是重庆仪表材料研究所为解决我国箔式应变计引进生产线用箔材国产化问题，而自行设计创造的一种具有温度自补偿功能、适宜用作高精度箔式应变计的新型铜镍锰合金。该合金精密箔材具有优异的温度自补偿性能和其他性能，特别是其平均热输出系数Ｃ１和对试件材料的适用性明显优于国外。     

电阻应变测量中提高精度的方法研究

应力应变测量中,应变信号非常微弱,只有微伏级,因此很容易受到外界干扰导致数据无效。文章分析了电阻式应变计的工作原理,从多个角度提出了影响应变测量结果的因素,并提出了修正措施。     

一种新型应变传感器DY-A1型电测引伸计

电阻应变测试技术适应现代工程结构试验的需要,得到了广泛的应用。近年来,由于电子技术的迅速发展,二次仪表精度显著提高,远远超过了电阻应变计。因此,提高应变计的测试精度是急待解决的问题。在一般工程结构试验中,特别是在现场实测,因环境条件差,使用粘贴式电阻应变计测量应变,往往测量误差较大。为此,我们研制了DY-A1型电测引伸计。该引伸计综合了电阻应变计和杠杆引伸仪的特点,是一种新型应变传感器,可与各种型号的电阻应变仪配套,重复使用。根据被测材料的种类和受力状况,选取不同的标距。     

低温应变测量技术在工程产品设计及质量控制中的应用

现代数值分析和计算机技术的发展，使产品结构试验的规模越来越大，结构设计精度越来越高。但是，在低温条件下，如何设计各种性能优良的结构，确保结构运行安全，降低产品成本，这是设计人员和用户共同关心的重要问题。应用低温应变片的低温电测应力技术是目前低温工程结构设计中唯一可靠的方法。现在，我国对低温应变测量技术尽管进行了一些研究和实测，但作为低温结构应力分析的主要手段，大多数低温工程技术人员尚不熟悉。下面着重介绍低温应变测量技术在工程产品设计和结构质量控制中的应用。     

冲击荷载下基于埋入式光纤光栅传感器的混凝土动态应变测试

为实现冲击荷载下混凝土材料内动态应变的直接测量,研制了基于光纤Bragg光栅的混凝土光纤光栅应变传感器。将光纤光栅传感器埋入混凝土试件在SHPB装置上进行了冲击试验,由光纤传感器和粘贴于试件表面的电阻应变计分别测量了试件内和表面的动态应变。利用测量结果分析了混凝土在冲击荷载下的动态应力应变响应。对测量结果的分析和比较表明,采用埋入光纤传感器来实现混凝土结构内应变直接测量的方法可行、合理,研制的光纤光栅传感器适合于混凝土内动态应变测量,可更广泛地应用于混凝土、岩石等介质的动态性能试验及结构的动态响应测试中。     

测定碳复合材料高温力学性能的高温电阻应变计

根据应用于航空、航天等重要工程的新型碳复合材料研制的需要,我们近年来开展了测定碳复合材料高温力学性能用的高温电阻应变计及其粘结剂的研究工作.首先我们采用现有4107胶制400℃粘贴式应变计对碳/陶瓷复合材料测定了400℃应力-应变性能,在粘结强度和传递应变能力方面都得到了较好的效果.然后,我们主要研制了新型高温应变测定550℃下碳/陶瓷复合材料力学性能,其关键是研制适用于碳复合材料的高温粘结剂.      

中温箔式自补偿应变计的试制

用镍铬改良型合金丝(如卡玛、伊文、镍铬锰硅等)制成的各种温度自补偿式应变计,在中、高温范围内具有良好的性能。但由于丝材直径的限制及绕制时的困难,丝式应变计不能制得很小,很难制出形状复杂的“应变花”,生产效率也很低。因而人们试图采用镍铬改良型合金箔,利用光刻技术等工艺来取得较为理想的应变计。本文对我所采用重庆仪表材料研究所的镍铬改良型合金箔(KJI)制成两种中温(室温至250℃)箔式自补偿应变计及该类材料在使用温度范围内的性能等作了报导。     

假设位移拟协调平面单元应变离散算法研究

应变-位移方程的弱化和离散是拟协调有限元列式中的一个基本问题,也是假设应变有限元方法的一个重要问题。该文通过研究拟协调有限元中的平面单元列式,考察了不同应变离散算法下单元的性能。通过理论分析和数值实验,证明了对同一个应变项的计算可以选择不同的应变-位移式进行计算,应变-位移式的选择并不影响所构造单元的收敛性。该文结果解决了拟协调有限元的一个基础问题,可以指导拟协调有限元的列式,也为一般的弹性力学数值分析中应变-位移方程的处理提供依据。     

2.5D机织复合材料V形缺口试样剪切测试方法研究

基于标准试验方法 ASTM D7078/D7078M-12和ASTM D5379/D5379M-12对2.5D机织碳纤维增强树脂基复合材料V形缺口试样进行剪切试验,重点研究在两种V形缺口剪切试验方法和两种不同规格电阻应变计测试条件下的经、纬向剪切性能,对比试样不同面粘贴的应变计测量的剪切模量的差异,并对试样剪切后的表面损伤进行观察。结果表明：2.5D机织复合材料的V形缺口剪切应力-应变曲线总体呈现非线性特征,±45°方向的正应变曲线对称性良好;采用ASTM D7078/D7078M-12方法更适合2.5D机织复合材料剪切试验;大尺寸应变计测出的剪切模量高于小尺寸应变计;剪切破坏模式主要是表面树脂沿纬纱方向产生裂纹,随后出现纱线屈曲和界面脱粘。     

光纤光栅传感器用于飞行试验应变测量的可行性研究

为推进光纤光栅(FBG)传感器在飞行试验应变测量中的应用,对其进行地面验证试验,并分析传感器封装结构、测试粘接工艺对应变测量的影响。FBG在飞行试验应用中具有体积小、质量轻的优势,但光纤易受损,需用不锈钢基片将光纤封装后使用AB胶与被测基体粘接。该文通过FBG与电阻应变计对比实验,验证其应变测量可行性,结果表明,FBG传感器响应趋势与电阻应变计一致,但封装后的FBG在胶结层存在较大应变损失;进一步建立应变传递模型进行仿真分析,定量计算测量误差,提出在满足飞行试验工艺可行性的前提下,胶结层厚度应尽量小,弹性模量应尽量大,即可有效提升FBG应变测量精度。     

750℃高温电阻应变计的研究与应用

本文介绍了笔者近年来研制成功的几种新型应变计及其应用技术,以及应变计热输出、零点漂移、输出变化率等温度特性对高温应变测量的影响,以及Fe-Cr-Al应变合金的氧化和相变对应变计温度特性的影响。着重指出Fe-Cr-Al的温度自补偿的范围是有限的,期望通过热处理实现全范围温度自补偿的目的,还难于达到,而且可能产生较大的,难以估量的测量误差。在此基础上总结了对提高测量精度很有益的一些基本规律。     

浅析称重传感器的温度自补偿

1 电阻应变计的温度自补偿。对电阻应变计的温度效应来说,主要由两个因素引起,一个是应变合金丝（或箔）材料的电阻随温度变化而变化,另一个是传感器弹性体和应变合金丝（或箔）材料线膨胀系数不同引起的附加变形,使应变计电阻也产生了相应的变化.如果不考虑粘合剂的影响,当温度变化△t时,设应变计电阻丝栅电阻的改变量为△R1,则△R1=Rα△t（1）式中：R为应变计电阻;α为应变合金丝栅的电阻温度系数.