應變電測與傳感器技術的新發展及應用

蘆錦波

摘 要 本文主要介紹了應變電測技術應用的主要原理，詳細分析了應變電測和傳感器技術的應用現狀以及發展方向，為應變電測以及傳感器技術的進一步發展提供了參考。

【關鍵詞】應變電測 傳感器 發展應用

隨著社會的不斷發展，科技對于人們生活的影響越來越大，已經逐步的走入了人們日常環境以及工業化生產中。在大型工業、機械化工以及航空航天等領域中，新的科技應用使得各種大型設備結構復雜、精密度高，為工業化、機械化發展提供重要技術保障。因此，各種設備的正常運行是保證工業化發展的基礎，是安全生產以及產品經濟的前提，而對設備的應變測試是檢測設備正常運行的重要手段之一。應力應變測試以及傳感器技術的應用可以精確的對設備或者產品的結構、各種零部件以及工作時的受力、傳熱等狀況進行準確的測試，保證設備運行時有著正確的位移、應變、受力、受熱等力學基礎參數，保證機械設備在合適的范圍運行，避免由于結構問題或者受力、強度等問題導致的運行故障。所以說，應變電測與傳感器技術對我國工業生活的發展建設是人類社會未來發展的必然選擇。借助一定的設備檢測節點來處理一定的信息，從而來監控和檢測設備運行的實時環境，有利于大大的推動、保護設備的正常運行以及人們的生命財產安全，展示了廣闊的發展前景。

1 技術原理與發展現狀

應變電測的原理是將被測物品產生的應變反應到電阻片上，然后采集電阻應變片上由于電阻變化產生的阻值。由于電阻應變片較為敏感，屬于敏感性元件，因此在電阻應變片設計以及測量過程中需要注意應變片的連接方式、溫度影響、電阻片厚度和敏感度等因素的影響。在應變測量時，需要把電阻應變片連接在被測物件的表面，當被測物表面產生受力變形時，表面的電阻應變片會敏感的捕捉到電阻片基底感應獲取的應力信息，從而將信息由基地傳到應變片的敏感柵位置，敏感柵根據被測件的變形情況計算出實際的變形量，最終使得電阻應變片產生相應的阻值，轉換為阻值數字表達出來。在信息技術的不斷推進發展中，應變電測也逐漸走向 了數字化以及網絡化，自動采集數據大大增加了電測技術的工作效率以及工作精度，有效促進了應變電測技術發展。

傳感器目前主流的有多種類型，例如感光傳感器、溫度傳感器、應變傳感器、濕度傳感器以及熱紅外傳感器等等，一般在工業系統中常用的傳感器是應變計式傳感器。在工業系統中，傳感器與各個網絡的節點密切實時連接，不同的節點之間可以借助一定的協議來實現連接，進而保證在一定的環境信息基礎之上進行協同工作，共同完成了數據采集護工作。恰恰傳感器憑借著其自身的優越性，例如網絡容量大、數據量較小、靈敏度高、實時性好等，進而來發揮出整個網絡在傳輸數據信息的可靠性和安全性，體現了工業系統的優勢。

當前，應變電測與傳感器技術正在我國各個行業發揮重要的作用，而該技術的發展仍然需要進一步提高，應變電測與傳感器技術的水平以及精度必須要達到具有一定的功能使用性標準，達到國際一流水平，以滿足我國現代工業發展的需求。總而言之，當前形勢下我國應變電測與傳感器技術工作的主要目標具體如下：

（1）要能夠實現科學的、系統的、精確的且快速的對于工業設備的工作狀況進行數據性的描述， 針對未來的工業設備的發展變化趨勢，特別是那些我國政府十分重視的行業設備進行重點關注，并根據設備進行技術革新，不斷滿足發展需求。

（2）要能夠更加精確的給出應變阻值，提高技術的精度，根據反饋值保證設備在安全使用范圍內。

（3）進一步完善應變電測技術的采集功能，實現多種傳感器技術的融合，加強技術創新，不斷適應日益發展的科學化生產水平。

2 應變電測與傳感器技術的發展應用

2.1 新型設備的產生

越來越先進的工業技術使得工業系統對新技術的要求也越來越高，這也同樣刺激了應變電測計的品種以及技術規格都有了突飛猛進的發展。在使用的應力值范圍、應用溫度、環境復雜程度等方面都有了較大的進步，一些針對特殊環境下使用的應變計也逐漸被推出，如高溫應變計、防水應變計等。除此之外，在應用范圍上也有了較大的革新，除了常用的溫度、應力應變外 ，還包括加速度、稱重、超小型、沉降計等新型應變計，在使用精度上有了較大的提高，一些應變計還可以多次重復使用，節約資源，提高 利用率。同時，針對各種應變電測設備，相應的開發出了很多對設備進行物理量測試的技術方法，包括對各種形式的傳感器進行數據采集、處理的專門軟件，可以實現對應變計以及傳感器的自動化測量與分析。新型數字動態應變電測計的使用也是一種技術革新，能夠實現應變電測計和 計算機的對接，大大提高了對設備結構、試驗進行分析的工作效率，保證了工作質量。

2.2 航空航天領域的應用

近年來，我國航空航天技術得到了長足的發展，同樣的，應變電測與傳感器技術在其中也起到了不可小覷的作用，是航空航天發展中重要的技術支持。在飛機發動機中，渦輪轉子以及渦輪風扇的工作需要很高的溫度，發動機轉動時溫度最高可以達到900℃，要想在這種工作環境下檢測發動機葉片的應變變化，所用的應變電阻片必須要能夠耐高溫，對此，新開發的應變測量計可以實現長時間的高溫使用，成功解決了這一難題并取得了良好的效果。此外，在飛機發動機搖臂上采用的動態應變儀取得突出的效果；飛機發動機導管采用的應力檢測試片很好的減小了飛機發動機導管 的動應力；發動機矢量噴管采用的載荷測量技術實現了發動機的減重并為發動機優化設計提供數據 理論支持；在返回艙的模擬中采用的應力測試以及動態應變儀保障了返回艙的強度，由此可見，應變電測技術以及傳感器技術在航空航天領域有著至關重要的作用。

3 結束語

隨著工業化系統的飛速發展，科技化技術水平不斷推動著應變電測技術的不斷進步，工業設備的應變測試有了更多、更好的選擇，為航空航天、鐵路運輸等工業領域的產品發展提供了有利的技術保障，是計算結構強度、應力應變、溫度變化等測試的有效手段，為工業試驗以及工業數據分析提供了較為準確的數據資料。

參考文獻

[1]李炳生，李斌，曹文清.電阻應變式傳感器在結構試驗中的應用新技術[J].結構工程師，2011（51）.

[2]沈觀林.應變電測與傳感器技術的新發展及應用[J].中國測試，2011（02）.

[3]劉九卿.應變式稱重傳感器技術發展概況[A].稱重科技暨第八屆全國稱重技術研討會論文集[C].2009.

作者單位

武漢市儀表電子學校 湖北省武漢市 430205