Vishay应变测量技术讲座笔记

1美国应变测量技术及应用专题技术讲座中国计量科学研究院举办的《美国应变测量技术及应用》专题技术讲座，历时3天，了解了应变计、应变测量胶水、保护涂层和测量仪器以及光测应变场技术，学习了普通应变计的安装工艺，并咨询了高温应变计的类型和安装工艺。讲座由美国VishayMicro-Measurement公司的两位工程师主持，分别负责电测和光测（Photostress）。Vishay公司在1962年创建，VMM的主要产品是应变计、相关附件和测量仪器。一、应变计的选择1、1/4桥2根线的1/4桥：长的引线会引入电阻导致电桥不平衡，6m长的导线导致电桥不平衡量为29000，仪器调零困难。同时也受温度的影响，用手握住导线的变化就能有100以上。3根线的1/4桥：6m长的导线导致电桥不平衡量为400，仪器调零容易。也不受导线温度的影响。22、应变计的长度选择：要基于应力的分布。应变测量的是局部区域的平均，而非某点的微应变。当应力是线性分布，应变计的长度无影响。应力集中时，最好用非常小的应变计贴在应力集中处，应变计应比应力集中点稍大一点。各向异性材料（如混凝土、碳纤维复合材料等），用长应变计在较大区域得到平均值。3、应变片样式单向应变计：需要知道主应力方向；T型应变计：也需要知道主应力方向；三片应变花：不知道主应力方向时，可随意贴，通过计算可得出最大最小主应力和方向。剪切式应变计：用于剪切和扭转。4、应变计电阻选择常用的有120Ω、350Ω和1000Ω。电阻120Ω350Ω优点应变计尺寸小电流低，发热功率低成本稍低可大电压激励，信号噪声小疲劳寿命更佳导线的电阻影响更小电池供电更长5、激励电压适当提高激励电压可提高测量的信噪比。但激励电压太高时，流过应变计的电流会发热，导致应变计电阻变化而产生热输出。以下情况可使用高的激励电压：大应变片，散热好；大阻值应变片（小电流，发热功率小）3容易散热的材料（如铝材料，可用10V的激励电压）二、应变计的安装工艺以下的安装工艺是在研讨会上进行演示，并实际动手照此程序进行操作。它是以VMM公司的产品为基础的，所用应变片为带3m特氟龙镀银导线封装型（如下图）。安装过程具有一定的参考意义。1、去污剂CSM-2喷到纱布上，擦测试零件，去除油污。2、用320GRIT的砂纸，在粘贴面来回打磨12次。白纸垫在零件下面。3、在贴应变片处涂ConditionerA调节剂，再用320GRIT的砂纸，在测量面来回打磨12次。将纱布叠成小块在表面朝一个方向擦一次，再用另一块纱布朝相反方向擦一次，扔掉纱布。换一张白纸。4、在贴应变片处涂ConditionerA调节剂，用400GRIT的砂纸，在测量面来回打磨12次。将纱布叠成小块在表面朝一个方向擦一次，再用另一块纱布朝相反方向擦一次，扔掉纱布。换一张白纸。5、用铅笔、直尺划出贴应变片的位置。6、在贴应变片处涂ConditionerA调节剂，用棉签擦掉铅笔划的线，将纱布叠成小块在表面朝一个方向擦一次。7、在贴应变片处涂Conditioner5A中和剂，达到合适的酸碱度，用棉签擦拭，将纱布叠成小块在表面朝一个方向擦一次，再用另一块纱布朝相反方向擦一次，扔掉纱布。换一张白纸。8、处理应变计的盒子用Conditioner5A中和剂滴几滴，用纱布擦干净。中和剂倒在纱布上，将镊子擦干净。49、取出应变计，用胶布将导线固定在盒子上。去掉应变计的塑料夹子，用透明胶布将应变计和导线粘在一起，去掉固定导线的胶纸。用透明胶带将应变计对准粘贴位置贴上，注意导线方向。10、用较小的角度揭开胶带超过中线1cm，将快干剂涂在应变计上，晾干1min。11、将M-Bond200胶涂在胶带下面，用纱布将胶向应变计方向挤出，用拇指压住1min。松开手指后再晾1min.12、用纸胶带将导线固定再零件上，并写上相应的信息：应变计的型号和灵敏系数等。13、将透明胶带以0角度由应变片向导线方向揭开。在应变计和导线上涂M－CoatA的保护层。14、用应变计安装测试仪1300检查安装质量。要求绝缘电阻大于10kMΩ。三、高温应变计本次研讨会上咨询了VMM高温应变计的相关事宜。VMM高温应变计有ZC-/LZN-/LZE-三个系列，可在1150℃（2100°F）下的测量动态应变。VMM高温应变计有两种安装方式：粘贴式和焊接式。粘贴式的工艺较为复杂，陶瓷基底只能用在较平的测量表面，胶固化时需要在不同的温度（高达315℃）下对测量零件进行保温。焊接式为金属基底，可用在任何能进行点焊操作的金属零件，使用VMM700型便携式应变计焊接机，操作简单，使用可靠。四、应变测量仪器VMM公司的主要应变测量设备有：1、数据采集系统：5000系统主要用于静态测量，6000系统用于动态测量。除了应力测量模块外，还有温度、转速、电压、电荷等测量模块。2、StrainSmart软件，试验应力分析测试专用软件，通过其处理功能和相关数据库，消除影响精确应变测量的影响因素。可自动计算主应力、等效应力和其方向。53、应变信号调理放大器：A2，2100，2200，2300系统，将应变信号进行处理并输出到其他通用数据采集仪。4、静态应变测量记录仪：P3。5、700型便携式应变计焊接机，用于焊接高温和普通焊接式应变计。6、1300型应变计安装检查测量仪，使用简便，测量精度高。7、贴片式光弹应力应变全域测量分析系统：PhotoStressPlus系统。8、标准应变模拟仪：1550A和V/E-40。五、光弹测量应变场光弹应变测量是50年代末产生测量全场域表面应力分布的技术，它是将一种对应变敏感的有可塑性的特殊涂层，粘贴在测量表面，通过偏振光照射后的颜色变化，显示了应力变化。光弹可得出应力的差值，某一点的应力确定后，就可得出全场的应力的大小和方向。与电阻应变计的比较见下表：电阻应变计光弹精度110应力场测量NOYES应力梯度NOYES特点应用范围广，精度高全场、静动态测量，可测应力集中。VishayMicro-Measurements公司网址为：网站上有专业、详细的应变测试技术资料。非常好的应变片粘贴工艺视频教程：