什么是应变计以及它是如何工作的?

应变片测量什么?

在讨论应变计时,首先要了解的是它们的测量内容。 应变计是一种传感器,其测量的电阻随应变的变化而变化。 应变是由施加的应力引起的材料变形或位移。 应力是施加到材料上的力除以材料的横截面积。 称重传感器 旨在通过应变片所在的梁单元集中应力。 应变计将施加的力、压力、扭矩等转换为可测量的电信号。 力会引起应变,然后用应变仪通过电阻的变化来测量应变。 然后使用电压测量收集 数据采集.

应变仪图示例

 

如何测量应变?

现在应变测量的过程已经建立,使用应变计的下一步是获取有用的数据。应变计必须连接到能够准确响应与应变相关的电阻的微小变化的电路。 多个应变计可用于分桥电路中,以测量电阻的微小变化。 这称为惠斯通电桥。 在惠斯通电桥配置中,在电路两端施加激励电压,并在电桥中间的两个点上测量输出电压。 当称重传感器上没有负载作用时,惠斯通电桥处于平衡状态,输出电压为零。 应变计下方材料的任何微小变化都会导致应变计随着材料变形而电阻发生变化。 这会导致电桥失去平衡,从而导致输出电压发生变化。 如前所述,电阻变化很小,这意味着通常需要放大信号来正确确定变化。 放大过程加强了应变信号的变化; 然而,这也会导致在信号中检测到更多不需要的噪声。 信号调理过滤掉多余的噪声,确保数据准确易懂。 

惠斯通电桥应变计图

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特色图片由 克里斯蒂安诉 / CC BY.