应变计：现实世界的考虑因素和典型应用

应变计：现实世界的考虑因素和典型应用

在本文中，我们将探讨应变计性能和典型应用的实际注意事项。我们将讨论箔应变片和线应变片，但忽略半导体。此前，应变仪被引入为负责测量物体在施加压缩力和拉伸力时的位移的传感器，从而产生称为“机械应变”的特性。

现实世界的考虑因素

箔应变计的长度可以短于 1 mm，也可以长至 30 mm。最典型的是，有效区域覆盖 2 至 10 平方毫米，但它们可以更短或更长。电阻通常为 120 或 350 欧姆，但还有其他电阻。一个源指的是 60 欧姆。

正如上一篇文章所述，需要有背衬材料。箔片及其背衬几乎总是粘合在一起；将它们分开粘合是非常困难的。最常见的背衬材料是短期使用的氰基丙烯酸酯，或者如果需要持续数月或数年的环氧胶。其他可能性包括从纸到陶瓷水泥的任何东西。

下表列出了一些最常见的传感器和背衬材料对。电线不再像以前那样用于制造应变计，因此当今的大多数设备都是用箔制成的。

对于带有环氧树脂背衬的康铜箔，建议温度范围约为 -75 至 +205 ℃，而最高温度为 -200 至 +315 ℃。如果您需要非常高（和低）的温度，带有可拆卸聚四氟乙烯玻璃带的铂钨丝可能是解决方案。该组合的建议温度为 -130 至 +650 ℃。最大可能范围为 -270 至 +800 ⁰C。

合金可用于产生补偿温度变化的输出。当然，即使是最好的补偿也只是近似的。最佳补偿合金可能会根据所需的温度范围而变化。另一种温度补偿方法是将其中一个电桥电阻改为合适的热敏电阻。

如何校准应变计？

校准仪表的一种方法是在其固定电阻之一上添加一个高并联电阻。这将稍微降低电压，如果设计正确，可以在所需点将电桥电压设置为零。

大多数类型的应变仪的应变系数约为2。对于精密应变仪，可能会打印精确值。此外，如果温度发生变化，电桥可能会包含一个温度补偿电阻，以至少近似地对其进行校正。

花环应变计

有时，您需要同时进行多个应变测量（通常是三到四个），以计算多个角度的应变。三个应变计元件（或四个、两个或有时其他）组合成一个称为玫瑰花结的东西。

最常见的玫瑰花结具有以 0°、45° 和 90° 排列的三个元素；或 0⁰、60⁰ 和 120⁰。其他包括 0⁰、120⁰ 和 240⁰ 等。还有排列在 0⁰ 和 90⁰ 的二元莲座，以及排列在 0、45 和 90 度的四元莲座。还有其他的。

有平面莲座和堆叠莲座。堆叠的玫瑰花结一个一个地堆叠在一起。平面玫瑰花结并排，而不是彼此叠置。

每个元件都需要自己的惠斯通电桥；换句话说，每个玫瑰花结通常有三个惠斯通电桥。然后，每个桥通常都具有信号调理功能，将其转换为数字量。之后，一些奇特的计算可以同时计算多个点的应变。

典型应用

充分了解应变计对于设计和维护非常重要，但这些传感器实际用于何处？

工业应用

对于工业用途，大多数人会考虑重量和力的测量。典型的设备是称重传感器。这是各种工业称重传感器。

重量通常是静态测量，从克或盎司到公斤或吨（或公吨）不等。应用范围从零件计数到卡车称重和铁轨监控。

这是一个有趣的重量应用：零件计数。每个部分可以很小，但总重量可能很大并且不断变化。即使是大批量的非常小的产品，例如自卸卡车中的负载，或自动农业播种机的种子含量，也可以使用称重传感器进行测量。

以下是一些其他应用：在旋转设备中执行扭矩和功率测量。破碎机，如果机器卡住，则需要检测问题。测量造纸厂的应力以保持正确的对准。

公用事业和土木工程应用

在公用事业和土木工程中，应变计在测试新的设计理念时使用，然后在设计完成后再次使用。这包括电缆桥、风洞、建筑物、水坝、隧道等。通常会永久内置更多应变计，以便数月和数年后重复监测。

医疗用途

医疗用途包括血压测量、透析机和注射泵。当然，还有体重测量。

应变计的其他用途

应变计用于液位和气体压力测量。家庭用途包括体重秤和机器人吸尘器。其他用途包括船舶和海洋测试

这是一个有趣的用途：碰撞测试假人。此外，还可以通过体重测量来确定安全气囊是否需要充气，以及乘员是否是儿童（压力较小）。

应变计概要

应变计有多种用途。在第一篇文章中，我们学习了基础知识，然后在本文中，我们了解了一些现实世界中经过考虑的典型应用。