实验 静态电阻应变仪的使用与桥路连接一、实验目的 1．掌握在静载荷下，使用静态电阻应变仪单点应变和多点应变测量的方法 2．熟悉电阻应变片半桥、全桥的接线方法并测定等强度梁逐级加载的应变值二、试验设备及仪器1．等强度梁2．静态电阻应变仪3．数字万用表、游表卡尺三、实验原理L 等强度梁的应力等强度梁如图3—1所示，其截面为矩形；高为A；宽度6,随J的变化而变化, 有效长度段的斜率为 tga由材料力学可刘，距加载点丁处截面上的正应力为MG） _3尸…其中g）——离加载点距离工处的截面弯矩； 叭工）——務加载直距离工处的截面抗弯模量； 哪——等强度梁有效长度段的斜率；h――等强度梁截面高度； 在等强度梁的上表面粘贴纵向电阻应变片，用电阻应仪可以测得在外力户作用下 的应变值‘，根据虎克定律可得到应力实验值，即可将实验测得的应力值 实与理论应力值 dg 加以比较分析四、电阻应变法 电阻应变法测量主要由电阻应变片和电阻应变仪组成1 ，电阻应变片 电阻应变片（简称应变片）是由很细的电阻丝绕成栅状或用很薄的金属箔腐蚀成栅状， 并用胶水粘在两层绝缘薄片中制成的，如图2— 1 所示栅的两端各焊一小段引线，以 供试验时与导线联接。
实验时，将应变片用专门的胶水牢固地粘贴在构件表面需测应变片当该部位沿 应变片 L 方向产生线变形时，应变片亦随之一起变形，应变片的电阻值也产生了相应的变 化其中R——应变片的初始电阻值；A R——应变片电阻变化值；¥—应变片处纵轴方向构件的应变值和K——应变片的灵敏系数，表示每单位应变所造成的相对电阻变化由制造厂家抽 样标定给出的，一般K值在2. 0左右2．电阻应变仪由电阻应变片将构件应变'转换成电阻片的电阻变化AR,而应变片所产生的电阻变 化是很微小的通常用惠斯顿电桥方法来测量，如图3—2所示电阻诂，只■'印八构成电桥的四个桥壁在对角节点AC上接上电桥工作电压正，另一对角点BD为电桥输出端， 输出端电压Ueo当四个桥臂上电阻值满足一定关系时，电桥输出电压为零，此时，称电桥 平衡由电工原理可知，电桥的平衡条件为* ="-上(3-4)若电桥的四个桥臂为粘贴在构件上的四个应变片，其初始电阻都相等，即R1 ,R2 ,R3和R4构件受力前，电桥保持平衡，即UBDo构 件受力后，应变片各自受到应变后分别有微小电阻变化AR] , AR2 , AR3和AR4这时，电桥的输出电压将有增量AUBD，即化詡赞-赞+赞-制若四个电阻应变片的灵敏系数K都相同，则上式表明，应变片感受到的应变通过电桥可以线性转变为电压(或电流)信号，将此信号进一步放大，处理就可用应变仪应变读数&仪表示出来。
即 此式为电阻应变仪的基本工作原理若四个桥臂都接入应变片，称“全桥接法”若只在AB和BC上接入应变片，而 另外两个桥臂CD.DA利用仪器内部的标准电阻，则称“半桥接法”这时，应变仪读数与测量电桥两应变片的应变为应变片的电阻值对温度的变化十分敏感，在测量过程中若温度有变化，将影响测试 精度在半桥测试中，将应变片只：，贴在被测试件表面，而R：为温度补偿片电阻应变 片 R1 粘贴在与被测试件材料相同的小试块上，放置在被测试件附近，但其不受力由式(3 —6)可知，电阻应变片R1与R2由于温度变化而产生的温度影响将相互抵消，从而使应变仪 测量结果&仪为由加载引起的应变仪为简便起见，以上讨论中，假设R1 =R2 =R3 =R4实际上，四个电阻片的电阻值是不 可能完全相等的；电桥工作电源亦为交流电所以，设有电阻平衡，电容平衡调节装置在 未加载之前，预调平衡后，方可进行测量常用的静态电阻应变仪有YJ9—25型、YJ—28 型等在等强度梁的上下表面粘贴四枚应变片R1 ,R2 ,R3和R4在温度补偿块上粘贴二枚应 变片R5和R6如图3—3所示图3-3a,半桥接线法接线方式如图3—4(d)所示朋桥臂接上R1和R2,3,4, BC桥臂接上温度补偿片，R5或 R6,DC,AD 桥臂为应变仪内部的电阻 R。
由式(3—5)可知，其输出只有应变&，即应变仪读数& =&仪若梁上表面应变片R,与1 1 仪 1梁下表面应变片R2接成半桥，如图3—4(b)所示此时输出为ei-e2即&仪=2j1 2 仪 1ft,Ml严 补粧片5©6．全桥接线法若将试件上表面的电阻应变片R1和R3和温度补偿片R5和R6,组成全桥，如图3 —4(f)所示，其输出为& +8 ,即应变仪读数2 E = E仪1 3 1 仪若应变片R1和R3，(上面受拉)与R2和R4(下面受压)接成全桥，如图3—4(d)所示 其输出为81+82 +83+84 即应变仪读数481=8仪可见，在实验中采用恰当的布片与接桥方法，可以抵消测量片的温度效应，实行 自动温度补偿，提高应变测量的灵敏度及不同应力的分离3．电阻应变仪的操作程序YJABA-P10R型静态电阻应变仪，如图3—5所示1)调整灵敏系数K在YJ28A—P10R静态电阻应变仪的前面板的A、B、C接线柱上接上标准电阻， 此时后面板的两位开关处在“测量”用起子调节前面板R0,使示值为零，即预调平衡将后面板的两位开关拨向“标定”，调节后面板灵敏度旋钮，使显示值为测点应变 片灵敏系数K的对应数值如应变片的灵敏系数K=2. 0时，显示值为10000。
取下前面板上的标准电阻，将后面板的两位开关拨向“测量”，电阻应变仪的灵敏系数已R 0 电IB平豪YJISA'PIOR 型 詩垂电阻应醛疫•3040 9020 70s5©]00八00应小OO如山OO小小00#*小OO^id fi-O 酌OO昴別0 0冻黔OO乩乩oo民 □OOg gOOg uOOg ©oom◎Q O厉 DsQ O^* ^OODd£址 怕出 迢数用<5) @ © 0图3-5(6)前面板调整好，可接线准备测量2)单点应变测量将电阻应变片分别接到前面板A、B、C、D接线柱上，可实行单点半桥、单点全 桥测量此时，应变仪前面板上方的旋钮置在“R位；用起子调节R使示数为零，即 电桥平衡施加荷载，开始应变测量，示值为该点荷载作用下的应变读数3)多点应变测量YJ28—PIOR静态电阻应变仪后面板上有A］、B］、C「D1至A10、B10、C10、D10个 接线柱，其分别接上电阻应变片，可实行(1—10)多点半桥、全桥测量测量前，预调平衡将应变仪前面板右上部旋钮置在“厂位，用起子调节左下部“广 位，使显示数为零,则表示AjBjCjD］组成的电桥平衡同理依次将右上部旋置于“2”…… “10"位，调节对应左下部的“2”……“10",即各点预调平衡。
施加载荷开始测量，前面 板右上方旋钮置在“］”位，显示数为第一点的应变读数；旋钮置在哪位，显示数则为那一 点的应变读数五、 等强度梁的应变测量 应变多点测量，此时将等强度梁上四枚应变片及温度补偿片，用半桥连接到应变仪上，逐级加载时，测定各应变片的应变值测试数据记录在表一中分别按图 3—4 所示的各种接线法接成桥路，测定等强度梁在各级加载下的应变值，测 试数据记录在表二中六、 实验方法和步骤1.测量等强度梁的几何尺寸， l,b,x,h2. 电阻应变仪的调整按调整灵敏系数K,接线平衡及测量等程序进行) 3•半桥多点测量，将4枚应变片分别接到应变仪上，平稳逐级加载，AP=4.9N测 定相应的应变值4．分别按图3—5 所示各种接线法接成桥路，测定在逐级加载下的应变值5. 由式(3—1)计算等强度梁在AP下的应力理论值理6. 计算不同应变片不同组桥时测定的等强度梁的应力实验值实实，并与应实 力理论值比较分析误差七，实验数据记电阻应变仪型号 应变片灵敏系数k = 轟强度集的厚度h = (斶) 测点距加载点业的距离j= _等强度梁测点A处的寛度打匸 等强度梁的弹性橈量£工 GPa应变读数记录表(一》區变读嫂记录表｛二）读庆载荷P载 荷 增 量 iF Z电阻应变仪读数（产｝半桥（a ）半桥（心）全桥＜c全桶2AS.Sc0ASd112345应变读数平均值（輕》梁的应变（衅）■'.--沁力2）"六、思考与分析1. 试分析电ifti实鉴中’产生实验误差茁主要因素。
2. 在本实验装置上■你还能设计什么实螫顼目与测试内容*3. 试设计测塑荷重、位移的应变式传恿器。