電阻應變片粘貼技巧

董 偉

1 概述

電測法是工程結構中常用的實驗、測試方法之一，結合利用測得的應變值，求得應力等參數值，可對工程的安全性進行評價。通過在構件被測點處粘貼電阻應變片(以下簡稱應變片)，將構件被測點的應變值轉換為應變片的電阻變化，再利用電阻應變儀測出應變片的電阻變化率，經應變儀并直接輸出被測點的應變值，然后依據虎克定律計算出構件被測點的應力值[1］。在電測法中，主要設備是電阻應變片和電阻應變儀。

1.1 應變片

電阻應變片是將應變變化量轉變成電阻變化量的轉換組件。應變電測法具有感受元件重量輕，體積小;量測系統信號傳遞迅速、靈敏度高、可遙感，便于與計算機連用及實現自動化等優點。其主要缺點是連續長時間測量會出現漂移，原因在于粘合劑的不穩定性和對周圍環境的敏感性所致。

由物理學定律可知，金屬絲的電阻R與其本身長度L成正比，與其橫截面積A成反比，用公式表示為:

其中，R為電阻絲的電阻值，Ω;ρ為電阻率，Ω·mm;L為電阻絲的長度，mm;A為電阻絲的截面面積，mm2。

圖1 金屬絲應變效應

當電阻絲受到拉伸或壓縮時，式(1)中的L，A，ρ將發生變化。設變形后其長度變化為ΔL，如圖1所示，若此時對式(1)兩端同取自然對數，即得:

對式(2)進行求導，有:

因為金屬電阻線受軸向拉伸(壓縮)作用時，dA/A=2dD/D=－2μ(dL/L)(μ為電阻絲材料的泊松比)，所以式(3)可寫成:

其中，dL/L為應變片軸向應變ε。

由式(4)進一步可得:

令式(5)為K0，稱為單絲靈敏系數，為一常數。因應變片由單絲繞成，對于應變片，可推出下式: