電阻應變片靈敏系數標定和橫向效應系數測定

董繼蕾,李 亮,盧小雨

(安徽理工大學 力學與光電物理學院,安徽 淮南 232001)

電阻應變片靈敏度系數和橫向效應系數是電阻應變片的重要參數,是表征電阻應變測量精度的重要物理量,也是在工程應用測量應變時選擇應變片的主要參數之一。電阻應變片的靈敏度系數[1-2]是指當發生單位應變時電阻應變片的電阻變化率。電阻應變片中將應變量轉換成電量的敏感部分叫做敏感柵[3],是用金屬或半導體材料制成的單絲或柵狀體。敏感柵的形狀與尺寸直接影響應變片的性能,其縱向中心線稱為縱向軸線,也是應變片的軸線。雖然敏感柵的總長度和電阻絲的總長度是一樣的,但是由于敏感柵存在圓弧段,圓弧段所產生的應變與直線段產生的應變并不一樣,因此,敏感柵和整長的電阻絲的靈敏度系數是不一樣的,這種現象稱為電阻應變片的橫向效應[4-6]。將作為傳感元件的電阻應變片粘貼在被測構件上,當構件受力發生變形時,電阻應變片的柵絲隨之變形,導致其電阻值發生相應的變化,利用測量儀器將這種變化測量出來。

1 靈敏度系數

電阻應變片可以看成是一個電阻器件,主要由敏感柵、基底、引線、粘結劑和覆蓋層等部分組成[7],如圖1所示。在工程應用上,當采用電阻應變片進行應變測量時,需要對電阻應變片中的電阻絲加上一定的電壓。這就要求電阻應變片有較大的初始電阻值,所以所選取的電阻絲需要有一定的長度。當電阻應變片在進行應變測量時,一般是粘貼在被測構件上,要求測量出被測構件某一點的真實應變值,這就要求所選取的電阻絲的長度盡可能縮短,故一般將所選取的電阻絲繞成柵狀,稱為敏感柵。……