力及转矩测量 设温度补偿片
机械工程测试技术 轴向拉（压）应变测量中消除弯矩的影响（2）
布片时省去了温度补 偿板，也可以消除因 加载偏心而造成的附 加弯矩。
不设温度补偿片
力及转矩测量
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布片的一般原则
1、根据试验目的布片 对于鉴定性试验，通过结构应力的测定，了解结构
承受危险载荷时是否安全可靠，应力状态是否符合设计 要求，应选择结构的危险点处布片。 2、根据结构分析布片
力及转矩测量
机械工程测试技术 2、平面应力状态
(1)主应力方向已知 沿两个互相垂直的主应力
方向各贴一片应变片，另外 再采取温度补偿措施，就可 以直接测出主应变。
先测出应变值ε1，ε2， 再由虎克定律计算出主应力
力及转矩测量
机械工程测试技术 (2)主应力方向未知
一般情况下，应采用应变花布片，分别测得三个方向 的线应变，再根据相关公式计算出相应的主应变和主应力。
力及转矩测量
机械工程测试ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ术
应变测量中的温度补偿
一个简化了的单向受拉件如 左图( 测轴向拉(压)时的温度 补偿)所示，在轴向力P作用 下。试件为单向应力状态。 故沿构件表面的轴线方向贴 工作片R1 ，在温度补偿板上 贴补偿片Rt，将二者组成半 桥即可测得轴向应变εP。电 桥的输出为：
注意到： R1=Rt
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（3）应变片灵敏系数误差
测试环境的温度和湿度的变化会引起应变片灵敏 系数的变化，从而导致产生测量误差。所以在测量 时应尽可能保持标定灵敏系数K时的工作环境 ,采取 一定的防潮处理，以减小由于工作环境的变化所产 生的测量误差。
（4）贴片误差
实际贴片中，由于贴片方向与理论主应力方向产 生一夹角，则实际测得的应变值不是主应力方向的真 实应变值，从而产生一个附加误差。随着贴片角度误 差增大，贴片误差加大。因此贴片误差是不容忽视的， 测试时应精细操作。 力及转矩测量
机械工程测试技术 实测应变与理论应变的相对贴片误差为 e ，则：
可见，随贴片角度误差增大，贴片误差加大，因 此贴片误差是不容忽视的，测试时应精细操作。
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（5）消除导线电阻引起的误差
在应变测量电路中，应变片或传感器与测量放大器 用导线连接，由于连接导线具有一定的电阻，因此会引 起测量误差，当连接导线较长时，这种误差往往很大而 不能被忽略，例如，在桥梁检测中导线可能长达上千米， 当导线长300m时引起的测量误差将超过20%。
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应变，应力的测量
方法：
• 应用电阻应变片和电阻应变仪测定构件的表 面应变，然后根据应变和应力的关系式，确
定构件表面应力状况。
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应变的测量
测量原理如下图所示：
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机械工程测试技术 一、应变仪的电桥输出特性 直流电桥的输出电压为：
其中R1、R2、R3和R4分力别及为转矩电测量桥的四个桥臂电阻。
对于结构对称和外载也对称的结构体，可在结构体 的对称面上布片。 3、根据应力方向布片
分析结构应力性质进行布片。对于已知的单向应力状 态，应沿应力方向布片。对于平面应力状态，应采用单 向布片结合应变花进行测量，通过计算获得主应力值的 大小和方向。
力及转矩测量
机械工程测试技术 四、应力的确定 1、单向应力状态
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五、提高应变测量精确度的措施
（1）选择合适的仪器并进行准确的定度 系统要合理；准确定度输出与输入的关系（标定）；
（2）温度效应 环境温度变化，将产生附加应变值，影响测试结
果，利用电桥的和差特性可消除其影响。因此，实际 测试时大多采用双臂或全桥连接，达到自补偿，也可 设置补偿片的方法实现温度补偿。
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机械工程测试技术 应变片的灵敏度K的标定：
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实现温度补偿必须满足以下条件： 1、补偿板和试件的材料相同； 2、工作片、补偿片完全相同，放在完全相同
温度场中； 3、必须接在相临桥臂上。
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轴向拉（压）应变测量中消除弯矩的影响（1）
图(用对称双工作片测轴 向拉(压)应变)为轴向拉 伸(压缩)载荷下布片、接 桥的又一例。工作片在 上、下表面对称粘贴， 由加减特性可知，这样 可以消除因加载偏心而 造成的附加弯矩。其中 全桥接法的输出是半桥 接法的二倍。
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三、应变片的布置和接桥方式
应变片的布置（布片）和电桥组接（组桥）应根据被 测量和被测对象受力分布来确定，而且还应利用电桥的 和差特性来消除温度变化和复合载荷作用的影响。
测量拉伸（或压缩）应变时，要采用适当的布片组桥 方式，以便达到温度补偿（测轴向拉(压)时的温度补偿） 、消除弯矩影响（用双工作片消除温度的影响）和提高 测量灵敏度（用四工作片提高测量的灵敏度）的目的。
(3)灵敏系数的选择 动态应变仪多按灵敏系数K=2设计，故动态测量宜选用K=2的
应变计。选用高灵敏度的应变计可省去中间放大单元，简化测量系统。 (4)应变计类型的选择 一般丝式应变计多用纸基，价格低、粘贴容易，但耐久性、耐
湿性较差，在要求不高时可用；箔式应变计多用胶基，可用于150℃ 以下的中温和常温测试，它绝缘性能好，精度高，在应变测量中应用 最广泛。半导体应变计灵敏系数高，机械滞后小，频率响应好；但温 度影响大，线性范围小。半导体力应及转变矩计测多量 用于测量小的应变。
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二、电阻应变片的选用
(1) 应变计几何参数的选择 应变片敏感栅的长度称为标距。在应变场梯度大、应变频率高
时应采用小标距应变计。对于混凝土、铸钢、铸铁等材质不均匀的材 料宜采用较大标距的应变计。
(2)电阻值的选择 应变仪桥臂电阻多按120Ω设计，所以常用120Ω的应变片。对于
不需配用应变仪的测量电路，可根据应变计的允许电流、功率来选择 阻值。
机械工程测试技术 若在外力作用下四个电阻所产生的电阻变化分别为
ΔR1、ΔR2、ΔR3和ΔR4，初始状态电桥的各臂阻值相等， 即 R1=R2=R3=R4=R，且考虑到ΔR<<R，可忽略ΔR的高次 项（即ΔR2 × ΔR1 等乘积可忽略），则上式可写成：
当各桥臂应变片的灵敏度K相同时，上式可改写为：
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