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1、车架应力应变实验指导书（课程名称:汽车实验技术）一、实验目的1、了解应变片的工作原理和贴粘的工艺过程；2、掌握应力应变试验中半桥电路的连接方法；3、熟悉Hi-Techniqiies公司SYNERGY采集仪的简单操作。二、试验仪器、工具1、应变片2、502粘结液3、万用表4、焊接工具：电烙铁、焊锡、松香5、绝缘胶带纸，脱脂棉、酒精、0#砂纸、导线等。6、SYNERGY釆集仪三、实验原理1、电阻应变片的结构：各种电阻应变片的结构是由电阻幺幺、基片、覆盖层组成。一般以合金电阻丝绕成形如栅栏的敏 感栅，敏感栅粘贴在绝缘的基底上，电阻丝的两端焊接引出线，敏感栅上面粘贴有保护用的覆盖层。图1电阻应变片结构
2、图2、电阻应变片的工作原理：用应变片测量应变时，将应变片粘贴于被测对象的表面。在外力作用下，被测对象表面产生机械变形时，应变片敏感栅也随同变形，由于阻值同长度和截面积有关，其电阻值发生相应变化。通 过转换电路转换为相应的电压或电流变化。其存在如下关系式：R=p L/S (R电阻、S截面积、L长度、p电阻率)3、电阻应变片组桥的工作原理(惠斯登电桥):収曹测电按线法(半桥电桥线路丿京理图)u0RR, -只2出(R1 + R2)*(R3 + R4)当R1R3=R2R4时，输出电压Ui=Oo若在四个电阻某一处接应变片,= U。R】R 卑(R+R)|_可AR. AR. +当产生应变时，U1电压为：四、
3、实验步骤1、应变片的粘贴工艺流程：(1) 应变片选择T(2)胶粘剂选择T (3)构件打磨T (4)表面清洗T (5)画线定位 T(6)应变片清洗T (7)涂敷底胶T (8)应变片粘贴T (9)加热固化T (10)贴片质量检 查T (11)引线连接T (12)质量检查T (13)常温及温度性能补偿T(14)质量检查T (15) 性能测试一(16)防护处理。2、应变片的粘贴工艺方法:使用不同粘结剂粘贴应变片的工艺是有差异的，这里只 对其中的一些共同性的内容加以介绍。(1) 应变片的准备:应变片的准备是指应变片的选择、应变片检查和应变片表面处理。a. 应变片检查：包括外观检查和阻值(120 Q)检查
4、，外观检查主要看基底和盖层有否破损， 敏感栅有否锈斑，引线有无折断的危险，敏感栅排列是否整齐，有无短路、缺口、断栅、划伤 和变形，基底是否有气泡、皱折、坑点存在。测量电阻应该精确到0.1Q。b. 应变片表面处理:应变片在使用前，要用脱脂棉浸无水乙醇擦洗，注意两面都要清洗，对 没有盖层的应变片，要顺着敏感栅的方向轻轻擦洗，洗净后用红外线灯或其它烘干装置烘干备 用。(2) 粘贴表面的处理:为了使应变片粘贴牢固，需要对粘贴表面进行机械、化学处理、处理范 围约为应变片面积的3-5倍。首先除去油污、锈斑、氧化膜、镀层、涂料等，根据试件材料选 用粒度为220-400#的砂纸进行打磨，并打出与贴片方向呈45
5、角的交义条纹，然后用浸有丁 酮或丙酮的脱脂棉球清洗打磨部位，并用无水乙醇清洗至棉球上不见任何污渍为止。注意，擦 洗时要沿单一方向进行，不要來回交替擦拭。清洗干净的表面要避免再次污染(如用嘴吹气) 及手触摸，待溶剂挥发表面完全干燥后立刻贴片。为保证应变片粘贴位置的准确，可用无油圆 珠笔芯或划针在贴片部位轻轻划出定位线。划线时，线不能划到应变片贴片部位下面，避免对 应变片产生损伤。经过划线的试件表面需用丙酮、无水乙醇、丁酮、三氯乙烷、异丙醇等溶剂 对贴片试件表面单项清洗，并及时擦干或烘烤干，避免表面有油污残留或溶剂残留，对贴片质 量产生致命性影响；应变测量中心点、/试件应变测屋方向图2钢试件应变片
6、定位示意图（3）底胶处理:许多粘结剂要求涂底胶，并经适当的热固化处理。底胶面积约为应变片面积的1.5倍。底胶一般采用与贴片胶相同的粘结剂，厚度应控制在0. 01-0. 03mm并按相应的固化参 数进行充分固化。在满足粘合和绝缘强度的前提下，粘结层（包括底胶）越薄越好，因为这样 可以保持较强的传递应变能力，减少胶层的不均匀性，降低蠕变和灵敏系数分散。有些粘结剂 不需要涂刷底胶，如H-600、H-610、502等，这些粘结剂的粘结力强，绝缘强度高，蠕变小， 特别适合制造传感器和精密应力分析。（4）应变片粘贴:贴片时，注意分清应变片的正、反面（有引出线引出的一面为正面），保证应 变片的位置准确，在应
7、变片的粘贴面（反面）上匀而薄地涂上一层粘结剂（502瞬间粘结剂），刷 胶均匀，胶量控制适量，用左手捏住应变片的引线，待一分钟后，轻轻拨动应变片，调整应变 片位置，校正方向（应变片的定位线与十字线交义线对准，其电阻栅的丝绕方向与十字线中较 长线的方向一致，即保证电阻栅的中心与十字交叉点对准），使其定位准确，真实反映测量点 的应变。然后盖上聚四氟乙烯薄膜，用手指沿一个方向均匀挤压应变片（压20秒），排除多余 胶液和气泡（也可以，应变片的加压在其上依次铺垫聚四氟乙烯薄膜、硅橡胶板，再用夹具或 压块加压，对复杂型面，可用专门夹具加压，砂袋、捆扎加压也常常被釆用）。为有效地消除 内应力，一般在卸压后将温
8、度升到高出加压固化温度30C左右，保温1-2小时进行稳定化处 理，具体的贴片固化参数可参考相应的贴片胶介绍，如H-600,贴片工艺为：初固化，加压0. 1-0. 3MPa,升温至135C,保温2小时，然后降温到室温卸压，再升温至165C,保温2小时，后降到室温即可。图3钢试件应变片粘贴示意图(5) 粘贴质量检查：a. 应变片粘贴前后阻值的变化；b. 应变片与粘贴试件的绝缘电阻；c. 片内应是否有残余的气泡；d. 应变片的贴片位置准确与否；e. 应变片有否断路、短路或敏感栅变形。(6) 清洁应变片表面：表面处理的最后一道工序是清洗。即用洁净棉纱或脱脂棉球蘸丙酮或其它挥发性溶剂对贴片部位进行反复擦
9、洗，直至棉球上见不到污垢为止。(7) 接线端子粘贴：由于应变片的引出线很细，特别是引出线与应变片电阻丝的连接强度很 低，极易被拉断，因此需要进行过渡。导线是将应变片的感受信息传递给测试仪器的过渡线， 其一端与应变片的引出线相连，另一端与测试仪器(通常为应变信号仪)相连接。接线端子的作用 是将应变片的引线与接入应变仪的导线连接上。粘贴接线端子，注意：a接线端子粘贴位置在应变片引线的前端，并做绝缘处理，目的是保证引线和被测部位的绝 缘；粘贴方法的与应变片相同，参见图视；b接线端子应预先进行挂锡处理。连接前引线可做挂锡处理，将引线与导线连接起來。3、应变片的粘贴布置分布图:4、实验框图:5、半桥测试
10、电路连接:分别将两个应变片（Rl、R2）的一根导线接入接线盒E十和E-,另外两个 应变片的端子引连线接在一起,并接入数据釆集仪接线盒的In十的位置。将应变片安图位置进行全 部的粘贴，将每一组接线端子引线与导线连接起來，并与数据釆集仪的接线盒连接，注意接线与数据 釆集仪内设通道的设置序号；五、SYNERGY信号采集仪的操作（1）开机 接上电源，按下仪器背后的电源按钮，然后按下仪器前面的开机按钮。（2）打开软件 点击桌面上的，进入主界面，如图5所示。HOLD*Configurei c vCH I1.0 VCH 2乙0Storage ModeChannelsTimebaseTriggerDispla
11、ySearchAnQlysi8兀System ToolsosmordlScope ControlsMHTraceCursor ACursor BDelUiUnit*CB I IUTILnYffiINTL:-| RUN PGMIjCHICH 2T nw6 524433 960 ooraiK)378 9出1.8070 026140-167 5281035 7670 001393rnV rnV50C图5、主界面（3）初始化 在第一次做实验前，点击System Tools按钮，进入如图6所示界面。然后点击Restore Default,然后点击OK,恢复到初始状态。Synergy System loo
12、tsSoftware VersionV3 01z 05/09/2009DAS CONFIGUIVXTIONDAS Unit (1/1)1 MHs TimGboo (Hi-Techniques, Inc ) OKUnit ID = 6078Hardworo Type = Emulcted-Board 1Power on tctupMiecoiianeoue tetup&SovsRecallarrow/Fagrems RathExitIRIGSistueCloCQSynergyViow Boot LogReatore： afeultfiChange Transient Sotupc .Modulo
13、1CHana1-40.6tita4128k#OKModuloZCHana5-8J.6bita128k#OKModule3CHans9-1Z1.6129k,OKModule4Chans19-162.6bits.129k,OKBoot MethodOverran geOvewntChang Recorder Setups .HardwareT estcoJ Lenguoge:EnglishPreferences（3）模式选择SYNERGY采集仪操作软件中为我们提供了两种模式，其中Scope模式用于 釆集瞬态的信号，Restore用于釆集连续信号。选择Restore模式。在主界面点击Storage
14、Mode 按钮，进入如图7所示界面。点击Recorder,然后点击OK,退出该界面。图7（4）通道设置点击主界面的Channels按钮，进入通道设置页面，如图8所示。先选择Chaimels选项, 勾选所要用的通道。然后在Mode （模式）下选择所要用的桥路连接方式，既DC Budge （直 流电桥）。在Range（量程）下选择20mV。其他选项选择默认。然后点击上方的Calibration Wizaid 选项，进入如图9所示界面。选择enter information fiom a data sheet,进入如图10所示界面。 点选Gage factor,点击Next,进入如图11所示界面，将应变片灵敏度系数，最大期望输入应 变及桥路模式选好后点击Next,进入如图12所示界面，核实无误后，点选fiiusha最后点选 Budge选项,进入如图13界面,进行桥路设置。Excitation （激励电压）选择5V。Budge Configuiation （桥型）选择 1 /2Bndgeo 最后点击 Auto Balance待 Balance Status 显示 OK 后通道设置完成。点击右下角的Exit退出通道设置界面。ChannelsColibroxionJibwionExitNnmiiOnModeRangeBiasFiher TypeFilter Freq.ChiCH 1DC5.0
