第三章电测法
电测法的应用特别广泛,涉及到许多领域。在实验应力分析、断裂力学、静、动态试验、宇航工程中都有广泛的用途。在桥梁结构试验中最常用的是电阻应变测试技术。
1938年,由ESimilto
和ARuge等人首次制造出了丝绕式电阻应变片,57年出现了半导体应变片,至今各种规格的应变片已有二万多种。
1856年,WThomso
在铺设海底电缆时发现了电缆随海水深度不同而变化,通过近一步对铁丝和铜丝近行拉伸试验,得到了三个结论:
1.铜丝和铁丝的应变与其电阻的变化成涵数关系;2.铜丝和铁丝的应变对其电阻的变化有不同的灵敏度;3.铜丝和铁丝由于应变而产生的电阻变化可用惠斯通电桥测量。这些结论是现代电测法的理论基础,他指出了应变可以转换成电阻的变化,从而使用电学方法测量应变成为可能。电测法的优点:1.精度高,1;2.分辨率高,可测出106,即1με,对钢只有02MPa的应力;(分辨率:可检测出的被测量的最小值。灵敏度:输出量的变化值与相应被测量的变化值之比)。3.测量范围广,可达23;4.尺寸小(最小的02mm),可满足应力梯度较大的应变测量;尺寸小另一个重要意义在于当前某些工程结构如船体、桥梁、飞机、桁架等进行全面的应力分析时,往往要测量数十点甚至数百点的应力,电阻片很容易大量粘贴使用。对于结构十分紧凑以至其他测量仪表如杠杆引伸仪根本无法安装的情况下,电测法就能发挥很大的作用,可以用来测量局部应力。5质量小,便于安装,不会干绕构件的应力状态;这是一个突出的优点。它使得电测不仅可以作静态应力的测量,而且可以在动态应力分析方面发挥独特作用。对一系列重要的动力学参数如加速度、振幅、频率等能够比较精确地进行实验研究。6.频率响应好,响应时间约为107s;在高频动应变(冲击力及爆炸压力等)测量中具有很好的动态响应。7.可以在高温(800~1000℃)、低温(100~70℃、高压上万个大气压、高速旋转几千转/mi
~几万转/mi
、核幅射等特殊条件下成功的使用;8.输出电信号,易于实现测量数字化和自动化,即适合于现场测量,也可以进行遥测,还可以制成各种传感器,可以作力,液压,位移,转角,速度及加速度等参量的测量,是一种使用方便、适用性强、比较完备的测试手段。
缺点是:1.只能测结构物表面应变;2.现场测量受环境温度和湿度影响大;3.对应力集中的测量不够精确。主要缺点是:粘贴工作量大;粘贴好的应变片较为脆弱,野外防潮、防损伤难度大;由于每次使用前需平r