麦思elogger应变测试仪教育训练课程

Elogger及应变测试培训教程萨摩亚麦思科技有限公司2011年5月何为应变应变如何表示何謂應變規covercarrierfoilgridleadsactivegridlength應變規的原理应变片的原理将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。应变片就是应用这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。一般应变片的敏感栅使用的是铜铬合金，其电阻变化率为常数，与应变成正比例关系。即：其中，R：应变片原电阻值Ω（欧姆）ΔR：伸长或压缩所引起的电阻变化Ω（欧姆）K：比例常数(应变片常数)ε：应变不同的金属材料有不同的比例常数K。铜铬合金的K值约为2。这样，应变的测量就通过应变片转换为对电阻变化的测量。但是由于应变是相当微小的变化，所以产生的电阻变化也是极其微小的。要精确地测量这么微小的电阻变化是非常困难的，一般的电阻计无法达到要求。为了对这种微小电阻变化进行测量，我们使用带有惠斯通电桥的专用应变测量仪。應變規的應用如何選擇應變規Gagelength(gridlength)GageType(Uniaxial,Biaxial,Triaxial)GageBaseGageLeadEnvironmentalTemperatureVariationGageResistanceGageFactorGaugelengthStrainType单轴双轴三轴Biaxial：maindirectionofprincipalstressisknownTriaxial：NoClearKnowledgeofTheStressFieldUnaxial：OnedirectionofstressisknownStraingage基座(Gagebase)設計比較未改良前舊設計需要較大的佈線空間(biggerwirearea)改良後新設計(1)圓型基座(2)方型基座(3)六邊型基座0度45度90度兩側接點(0度及90度)轉折處易斷裂0度45度90度大大節省了所需要佈線空間(moresmallwirearea)同一方向出線,大幅改善了接線轉折所造成的斷裂問題45度90度0度Straingage定位(positioning)準確性比較45度90度容易造定位角度偏差(Angleerror)0度45度0度90度45度0度90度定位準確性(1)圓型基座(2)方型基座(3)六邊型基座定位準確性定位準確性正確不正確Straingage線材設計型式比較舊設計(Before)新設計(NOW)500mmPVC細線(0.45x500mm)45度90度0度辨識性及實用性45度0度90度300mm漆包線(0.14x300mm)紅色:0度藍色:45度白色:90度(1)不同顏色導線識別角度讓您辨識及除錯更容易原有漆包線保留(2)額外延長500mm導線讓您連線儀器更方便三個角度出線皆為金色漆包線辨識及除錯不易辨識性及實用性StrainGagestyle任選LeadwirestyleJ-1seriesFR-1seriesJR-1AseriesJR-02AseriesJR-1seriesJR-02series漆包線(0.14mm)細PVC線(0.45mm)粗PVC線(1mm)現有產品FR-1-L30W05MSFR-1-W08MSFR-1-12L30+05MSFR-1L30W05-3MSJR-1A12L30W05MSJ-1-12L30W05MSJR-02AseriesJR-1seriesJR-02seriesTagsofStrainGaugesDifferentmaterialshavedifferenttemperaturecompensationRelationBetweenStrainandResistanceTheWheatstoneBridgeCircuitThePrincipleMeasurementonBendingBeam如何量測應變規訊號RelationBetweenStrainandResistancefactorgague:kllkRRmmR1212000024.0R惠斯通电桥惠斯通电桥适用于检测电阻的微小变化，应变片的电阻变化就用该电路来测量。如图1所示，惠斯通电桥由四个同等阻值的电阻组合而成。如果:或则无论输入多大电压，输出电压总为0，这种状态称为平衡状态。如果平衡被破坏，就会产生与电阻变化相对应的输出电压。如图2所示:将这个电路中的R1与应变片相连，有应变（形变）产生时，记应变片电阻的变化量为ΔR，则输出电压的计算公式如下所示:即上式中除了ε均为已知量，所以如果测出电桥的输出电压就可以计算出应变的大小。双应变片法（半桥）如图3,4所示，在电桥中连接了两枚应变片，共有两种联入方法。图3图四四条边中有两条边的电阻发生变化，根据上面的四应变片法的算法可得输出电压的公式。图3为：或图4为：或1432UoUeR1R2R3R4惠斯通电桥ThePrincipleIUoUe1432R1R2R3R4u4u12111RRRUeu4344RRRUeuUouu14434211RRRRRRUeThePrincipleIIUoUe1432R1R2R3R4u4u1UoURRRRRRE11243443214231RRRRRRRRUUoE03421OURRRRUnbalancedBridge443344221111RRRRRRRRRRRRUUoVE4321RRandRRif4433221141RRRRRRRRUUoERRk43214kUUoEMeasurementonBendingBeam[1]Pos.StrainFSG1()(R1)R2R4R3LMeasurementonBendingBeam[2]2()(R2)R4R3R1FNeg.StrainMeasurementonBendingBeam[3]2()1()(R1)(R2)R4R3FSG214kUeUoMeasurementonBendingBeam[4]應變規使用步驟被測物之表面處理測試點之對位上膠及黏貼阻值及絕緣值測試連接至擷取系統被測物之表面處理•使用#200或#300的砂紙將表面磨平•使用酒精或其他易揮發性的清潔溶劑將待測的表面作清潔動作,但切記需作單方向的擦拭,切勿來回擦拭以免將髒的東西再帶回來。TypicalGageLocationStraingagelocationaccuracyshouldbe+/-0.02”(0.5mm)and+/-5°SocketGageLocationThecenterofthestraingagesshouldbeattheintersectionoflinesoffsetfromthepackageedges0.27+/-0.02in.(6.9+/-0.5mm),withe1ande3paralleltotheedges.上膠及黏貼注意切勿滴落大多膠水以免會影響測試資料,最好的膠水量是當貼上後膠水只溢出週圍一些。連接至擷取系統量測誤差CableResistanceEffect•2-wire,3-wireTemperatureEffect•SelfCompensatedGage,DummyGageDataAcquisition•A/DConverter,simultaneous,SamplingRateCableResistanceEffectIR6:outputresistanceofthevoltagegeneratorRSG:MeasuringstraingaugeRL11.RL12.,:LeadsresistanceR5:InputresistanceofthemeasuringamplifierG213R4R3R2RL11.RL12.RSGR5R60CableResistanceEffectIIkRRRRkRRRRVVLSGLSGSGSGSGs2.11.10cableofgconsiderinnot41CableResistanceEffectIIIErrorin%22insectioncross)/0175(.2mmmmmlRCable2514.0175.01002CableR05101520051015202530ErrorthroughthecableresistanceRSG=120RSG=350Cableresistancein3-leadconnection0000ADRi0Ri×RSGRCRSRC3-leadconnectionDifferencebetween2-Wireand3-WireConnectionSGlSGiRRR1SGllSGiRRRR2.11.1TwowiresThreewiresTemperature-CompensatedGauge[1]factorgageSmaterialgageofyresistivitoftcoefficienretemperatumaterialbaseofexpansionofcoeficientthermalmaterialgageofexpansionoftcoefficienthermalwheregTTSRRgTTemperature-CompensatedGauge[2]Temperature-CompensatedGauge[3]1ferriticsteel3aluminium5austeniticsteel6quartz7titanium8plastic9molybdenumK/108.106K/10236K/10166K/105.06K/1096K/10656K/104.56ThermalOutputofQuarterBridgeCircuitG213R4R3R2G213R4R3R2SG2-wireconfigurationthermmechi:symbolfortemperaturedependentcableresistanceCompensationofThermalOutputG213R4R3G213R4R3mechthermthermSG1comp.SG2i12thermthermmechi12ScanningsystemADCPU0000ParallelsystemwithmultiplexerADCPU0000S&HS&HS&HMUXParallelSamplingV.SScanningSamplingTimeError:PhasedifferencethroughscanningsamplingParallelsamplingChannel1Channel2Channel1Channel2TimeResolutioninbit10bit=210=1.024digit12bit=212=4.096digit13bit=213=8.192digit14bit=214=16.384digit15bit=215=32.768digit16bit=216=65.536digit18bit=218=262.144digit20bit=220=1.048.576digitExample:asignalof±10Visindicatedas±10.000digit,thereforetheconvertermusthaveatleast15bitResolutionandAc