在電阻的各種安裝方法中，粘貼法應(yīng)用最多。應(yīng)變計(jì)粘貼質(zhì)量的好壞，是決定應(yīng)變測(cè)試成功與否的關(guān)鍵因素之一，因此，粘貼時(shí)必須嚴(yán)格按照粘貼的工藝流程進(jìn)行操作。

　　一、 應(yīng)變計(jì)粘貼和防護(hù)的工藝流程：

　　(1)應(yīng)變計(jì)選擇→(2)膠粘劑選擇→(3)構(gòu)件打磨→(4)表面清洗→

　　(5)畫線定位→(6)應(yīng)變計(jì)清洗→(7)涂敷底膠→(8)應(yīng)變計(jì)粘貼→(9)加熱固化→(10)貼片質(zhì)量檢查→(11)引線連接→(12)質(zhì)量檢查→(13)常溫及溫度性能補(bǔ)償→(14)質(zhì)量檢查→(15)性能測(cè)試→(16)防護(hù)處理。

　　二、應(yīng)變計(jì)粘貼工藝方法

　　使用不同粘結(jié)劑粘貼應(yīng)變計(jì)的工藝是有差異的，這里我們只對(duì)其中的一些共同性的內(nèi)容加以介紹。

　　(1) 應(yīng)變計(jì)的準(zhǔn)備

　　應(yīng)變計(jì)的準(zhǔn)備是指應(yīng)變計(jì)的選擇、應(yīng)變計(jì)檢查和應(yīng)變計(jì)表面處理。應(yīng)變計(jì)的

　　選擇我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)做了專門介紹，這里僅介紹其它兩方面的內(nèi)容。

　　a. 應(yīng)變計(jì)檢查：包括外觀檢查和阻值檢查

　　外觀檢查主要看基底和蓋層有否破損，敏感柵有否銹斑，引線有無(wú)折斷的危險(xiǎn)，敏感柵排列是否整齊，有無(wú)短路、缺口、斷柵、劃傷和變形，基底是否有氣泡、皺折、坑點(diǎn)存在。測(cè)量電阻應(yīng)該精確到0.1Ω。

　　b. 應(yīng)變計(jì)表面處理

　　應(yīng)變計(jì)在使用前，要用脫脂棉浸無(wú)水乙醇擦洗，注意兩面都要清洗，對(duì)沒(méi)有蓋層的應(yīng)變計(jì)，要順著敏感柵的方向輕輕擦洗，洗凈后用紅外線燈或其它烘干裝置烘干備用。

　　(2) 粘貼表面的處理

　　為了使應(yīng)變計(jì)粘貼牢固，需要對(duì)粘貼表面進(jìn)行機(jī)械、化學(xué)處理、處理范圍約為應(yīng)變計(jì)面積的3-5倍。

　　首先除去油污、銹斑、氧化膜、鍍層、涂料等，根據(jù)試件材料選用粒度為220-400#的砂紙進(jìn)行打磨，并打出與貼片方向呈45°角的交叉條紋，然后用浸有丁酮或丙酮的脫脂棉球清洗打磨部位，并用無(wú)水乙醇清洗至棉球上不見(jiàn)任何污漬為止。注意，擦洗時(shí)要沿單一方向進(jìn)行，不要來(lái)回交替擦拭。清洗干凈的表面要避免再次污染(如用嘴吹氣)及手觸摸，待溶劑揮發(fā)表面完全干燥后立刻貼片。

　　為保證應(yīng)變計(jì)粘貼位置的準(zhǔn)確，可用無(wú)油圓珠筆芯或劃針在貼片部位輕輕劃出定位線。劃線時(shí)，線不能劃到應(yīng)變計(jì)貼片部位下面，避免對(duì)應(yīng)變計(jì)產(chǎn)生損傷。經(jīng)過(guò)劃線的試件表面需用丙酮、無(wú)水乙醇、丁酮、三氯乙烷、異丙醇等溶劑對(duì)貼片試件表面單項(xiàng)清洗，并及時(shí)擦干或烘烤干，避免表面有油污殘留或溶劑殘留，對(duì)貼片質(zhì)量產(chǎn)生致命性影響;貼片時(shí)， 北京發(fā)明專利盡量保證應(yīng)變計(jì)的位置準(zhǔn)確，刷膠均勻性，膠量控制適量等;然后蓋上聚四氟乙烯薄膜，用手指均勻擠壓應(yīng)變計(jì)，排除多余膠液和氣泡，同時(shí)，輕輕撥動(dòng)應(yīng)變計(jì)，調(diào)整應(yīng)變計(jì)位置，使其定位準(zhǔn)確，真實(shí)反映測(cè)量點(diǎn)的應(yīng)變。

　　(3) 底膠處理

　　許多粘結(jié)劑要求涂底膠，并經(jīng)適當(dāng)?shù)臒峁袒幚?。底膠面積約為應(yīng)變計(jì)面積的1.5倍。底膠一般采用與貼片膠相同的粘結(jié)劑，厚度應(yīng)控制在0.01-0.03mm并按相應(yīng)的固化參數(shù)進(jìn)行充分固化。

　　在滿足粘合和絕緣強(qiáng)度的前提下，粘結(jié)層(包括底膠)越薄越好，因?yàn)檫@樣可以保持較強(qiáng)的傳遞應(yīng)變能力，減少膠層的不均勻性，降低蠕變和靈敏系數(shù)分散。有些粘結(jié)劑不需要涂刷底膠，如H-600、H-610等，這些粘結(jié)劑的粘結(jié)力強(qiáng)，絕緣強(qiáng)度高，蠕變小，特別適合制造傳感器和精密應(yīng)力分析。

　　(4) 應(yīng)變計(jì)粘貼

　　應(yīng)變計(jì)粘貼是整個(gè)貼片過(guò)程中最關(guān)鍵的步驟，對(duì)測(cè)試精度有絕對(duì)影響。粘貼前，對(duì)所需的工具、量具(如鑷子、刀片、玻璃板)用丙酮清洗干凈，戴上潔凈的細(xì)紗手套，用化妝筆在試件表面貼片部位和應(yīng)變計(jì)基底上分別涂刷粘結(jié)劑，稍稍晾干，待膠液略有發(fā)粘時(shí)，將應(yīng)變計(jì)的中心線對(duì)準(zhǔn)試件的定位線準(zhǔn)確的貼上，蓋上一層聚四氟乙烯膜，沿應(yīng)變計(jì)軸線方向用手指滾壓3-4次，排凈氣泡并擠出多余膠液，按所用粘結(jié)劑的要求自然干燥適當(dāng)時(shí)間后揭掉聚四氟乙烯薄膜。注意，帶有引線的應(yīng)變計(jì)要從無(wú)引線的一端開始揭起，用力方向盡量與粘貼表面平行，以防將應(yīng)變計(jì)帶起。

　　粘貼完畢后，要對(duì)應(yīng)變計(jì)進(jìn)行認(rèn)真檢查，發(fā)現(xiàn)基底有損壞，敏感柵有變形、斷路、短路，貼片位置不正確，有氣泡，局部沒(méi)貼上，絕緣強(qiáng)度不夠等問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)排除，或鏟除重貼。

　　(5) 固化

　　目前國(guó)內(nèi)外常用的粘結(jié)劑大多數(shù)都需要加熱固化。溫度、時(shí)間和壓力是固化的三要素，這三者都應(yīng)嚴(yán)格按粘結(jié)劑的相應(yīng)固化工藝規(guī)范加以保證。應(yīng)變計(jì)的加壓一般是在其上依次鋪墊聚四氟乙烯薄膜、硅橡膠板，再用夾具或壓塊加壓，對(duì)復(fù)雜型面，可用專門夾具加壓，砂袋、捆扎加壓也常常被采用。

　　為有效地消除內(nèi)應(yīng)力，一般在卸壓后將溫度升到高出加壓固化溫度30℃左右，保溫1-2小時(shí)進(jìn)行穩(wěn)定化處理，具體的貼片固化參數(shù)可參考相應(yīng)的貼片膠介紹，如H-600，貼片工藝為：初固化，加壓0.1-0.3MPa，升溫至135℃，保溫2小時(shí)，然后降溫到室溫卸壓，再升溫至165℃，保溫2小時(shí)，后降到室溫即可。

　　(6) 粘貼質(zhì)量檢查

　　加溫固化后，對(duì)應(yīng)變計(jì)的粘貼質(zhì)量要作認(rèn)真檢查，檢查項(xiàng)目有：

　　a. 應(yīng)變計(jì)粘貼前后阻值的變化;

　　b. 絕緣電阻;

　　c. 片內(nèi)是否有殘余的氣泡;

　　d. 貼片位置準(zhǔn)確與否;

　　e. 有否斷路、短路或敏感柵變形。

　　三.組橋或焊接

　　如果在應(yīng)變計(jì)表面焊接，焊接前，應(yīng)用水砂紙或含砂橡皮輕輕擦除焊端表面殘留膠液和氧化物，并清洗干凈，方便焊接，避免破壞焊端;焊接溫度不能太高(常溫應(yīng)變計(jì)不能超過(guò)250℃)，焊接時(shí)間不能太長(zhǎng)，應(yīng)迅速焊接，避免高溫對(duì)應(yīng)變計(jì)焊端產(chǎn)生損傷，降低絕緣強(qiáng)度等。焊接引線應(yīng)采用柔軟，材質(zhì)不能太硬的線材，以免長(zhǎng)時(shí)間受力時(shí)，線材損壞或脫落;盡量在應(yīng)變計(jì)焊端和接線端子之間的連接線上留出應(yīng)力釋放環(huán)，避免試件或彈性體長(zhǎng)期受力或溫度發(fā)生較大范圍變化時(shí)，在連接線上形成內(nèi)應(yīng)力集中，造成引線拉斷，使橋路或電路斷路。

　　焊接后，助焊劑應(yīng)清洗干凈，不能有殘留，以免對(duì)應(yīng)變計(jì)的絕緣強(qiáng)度和阻值產(chǎn)生影響。完畢后，應(yīng)對(duì)其絕緣強(qiáng)度再次進(jìn)行測(cè)量。

　　四、性能測(cè)試(主要針對(duì)傳感器)

　　(1)加載性能測(cè)試

　　傳感器裝夾準(zhǔn)確，無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象;加載點(diǎn)精準(zhǔn)，無(wú)移位，最好是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)加載;加載儀器自動(dòng)加載，測(cè)試儀器采用自動(dòng)巡檢方式，減少人為因素的影響;線路連接完好，無(wú)接觸不良、虛焊等現(xiàn)象。

　　(2)溫度性能測(cè)試

　　模擬環(huán)境的溫度設(shè)備控溫精度要高，符合傳感器測(cè)試要求，無(wú)溫度梯度、瞬變等現(xiàn)象;根據(jù)傳感器體積大小確定保溫時(shí)間，必須使被測(cè)傳感器內(nèi)部溫度均勻、恒定，達(dá)到要求的溫度值，避免在傳感器彈性體內(nèi)部產(chǎn)生溫度臺(tái)階;濕熱條件下的測(cè)試，必須使周圍環(huán)境的溫度、濕度達(dá)到規(guī)定的要求。

　　(3)環(huán)境要求

　　室內(nèi)環(huán)境條件必須達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，減少環(huán)境對(duì)傳感器的影響。

　　五、防護(hù)處理

　　對(duì)已安裝好的應(yīng)變計(jì)采取可靠實(shí)用的防護(hù)措施，是保證應(yīng)變計(jì)正常工作，提高測(cè)試精度的有效途徑。應(yīng)變計(jì)防護(hù)的根本途徑，是利用一定的材料或介質(zhì)將應(yīng)變計(jì)連同其附件與惡劣環(huán)境隔開，所以首先在應(yīng)變計(jì)安裝和使用過(guò)程中，謹(jǐn)慎、細(xì)心地操作，保持不用手直接接觸就是一種有效的防護(hù)措施;其次就是利用涂敷保護(hù)層來(lái)進(jìn)行防護(hù)，應(yīng)變計(jì)的防護(hù)一般可選用AZ-709膠，對(duì)裸露部份進(jìn)行防護(hù)，要求涂刷均勻，然后覆蓋南大703、704、D04等硅橡膠即可。

　　應(yīng)變計(jì)使用中容易出現(xiàn)的問(wèn)題和對(duì)策

　　一、 零點(diǎn)漂移

　　我們知道在應(yīng)變計(jì)應(yīng)用中最容易出現(xiàn)，也是最難控制的就是零點(diǎn)漂移，零點(diǎn)漂移受各種因素的影響，以下我們就詳細(xì)進(jìn)行分析。

　　(1) 絕緣電阻的影響

　　絕緣電阻是應(yīng)變計(jì)的重要電性能指標(biāo)，它的大小表現(xiàn)最直接的就是應(yīng)變計(jì)的零點(diǎn)漂移。所謂絕緣電阻就是應(yīng)變計(jì)敏感柵與被測(cè)構(gòu)件或彈性體之間的電阻，如果絕緣強(qiáng)度降低或較低時(shí)，敏感柵和構(gòu)件之間或彈性體之間就會(huì)有漏電流產(chǎn)生，進(jìn)而影響到應(yīng)變計(jì)的零點(diǎn)穩(wěn)定性，即為漂移。那么產(chǎn)生這一問(wèn)題的因素有哪些，如何解決，是我們所關(guān)心的。

　　a. 應(yīng)變計(jì)焊接后，助焊劑未清洗或清洗不干凈，引起絕緣強(qiáng)度下降。

　　焊劑一般是活性好、浸潤(rùn)性好的材料，利于焊錫和焊端結(jié)合，但它也往往是一種離子物體，如果沒(méi)有進(jìn)行清洗或清洗不徹底，陽(yáng)離子就會(huì)進(jìn)行遷移，引起絕緣強(qiáng)度不能滿足要求。

　　b. 應(yīng)變計(jì)焊接時(shí)由于烙鐵漏電或溫度過(guò)高、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，引起應(yīng)變計(jì)基底擊穿，造成絕緣強(qiáng)度下降。針對(duì)這一問(wèn)題，在使用烙鐵時(shí)必須對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，保證其焊接端的絕緣強(qiáng)度，以避免產(chǎn)生擊穿現(xiàn)象或?qū)θ松碓斐蓚?焊接時(shí)保證溫度不能超過(guò)230℃，短時(shí)多次焊接，避免基底產(chǎn)生異化擊穿。

 

　　c. 應(yīng)變計(jì)受潮造成絕緣強(qiáng)度下降。這一現(xiàn)象主要由于應(yīng)變計(jì)應(yīng)用時(shí)防護(hù)不好或應(yīng)用過(guò)程中環(huán)境溫度過(guò)大造成，這種漂移與a較為類似，所以在應(yīng)用過(guò)程中，必須要將環(huán)境溫度控制在60%以內(nèi);在應(yīng)用時(shí)必須對(duì)應(yīng)變計(jì)進(jìn)行防護(hù)，避免水汽侵入，影響應(yīng)變計(jì)穩(wěn)定。

　　d. 應(yīng)變計(jì)被刺穿，造成絕緣強(qiáng)度下降。這一問(wèn)題主要是在貼片或組橋過(guò)程中形成，如有堅(jiān)硬物體夾持應(yīng)變計(jì)或構(gòu)件、彈性體表面毛刺、劃痕等刺穿應(yīng)變計(jì)或焊接時(shí)烙鐵頭過(guò)于尖利刺穿應(yīng)變計(jì)等。

　　(2) 貼片缺陷造成的影響

　　這一問(wèn)題主要在貼片過(guò)程中形成。

　　a. 貼片后存在虛空現(xiàn)象，造成應(yīng)變計(jì)零點(diǎn)漂移。

　　檢查時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)應(yīng)變計(jì)基底背面有異物感、發(fā)花，同時(shí)用軟的物體對(duì)應(yīng)變計(jì)施加力時(shí)，應(yīng)變計(jì)電阻值就會(huì)發(fā)生變化，而去掉時(shí)，阻值很快就會(huì)恢復(fù)。而由于虛空，造成應(yīng)變計(jì)加電時(shí)局部熱量增加產(chǎn)生熱漂移所致。

　　b. 貼片時(shí)膠層太厚或貼片后產(chǎn)生膠棱、鼓包等，造成應(yīng)變計(jì)零點(diǎn)漂移。這一現(xiàn)象主要表現(xiàn)為應(yīng)變計(jì)背部有層次感、周圍膠液殘留較多、固化后留有膠棱、鼓包。造成這一現(xiàn)象的主要原因是構(gòu)件表面清洗不干凈有顆粒或膠液涂刷不均勻或膠液過(guò)多。

　　(3) 應(yīng)變計(jì)浮柵或密封層脫起，造成應(yīng)變計(jì)零點(diǎn)漂移。

　　a. 應(yīng)變計(jì)浮柵。主要表現(xiàn)為側(cè)光觀察應(yīng)變計(jì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)應(yīng)變計(jì)表面有針狀亮點(diǎn)或用顯微鏡觀察時(shí)敏感柵有扭曲現(xiàn)象。造成這一問(wèn)題可能是環(huán)境溫度過(guò)大或清洗溶劑含水量過(guò)大，造成應(yīng)變計(jì)受潮所致。

　　b. 密封層脫起。主要表現(xiàn)為密封層有部份或全部脫起，造成這一問(wèn)題的主要原因是密封層與敏感柵的粘結(jié)力不夠所造成，引起敏感柵散熱不均勻。

　　二、貼片后阻值異常

　　一般情況下，應(yīng)變計(jì)貼片后其阻值會(huì)有微小變化或不變，但有時(shí)用戶會(huì)反映應(yīng)變計(jì)阻值發(fā)生很大變化，造成這問(wèn)題的因素有以下幾點(diǎn)：

　　(1) 加壓固化時(shí)加壓力過(guò)大，造成貼片后阻值異常，適當(dāng)降低加壓力，推薦用戶加壓力范圍0.15MPa-0.3MPa。

　　(2) 加壓時(shí)加壓力不均勻，造成應(yīng)變計(jì)敏感柵變形而阻值異常，這一問(wèn)題主要是加壓夾具不規(guī)范，使應(yīng)變計(jì)受力不均勻所致。

　　(3) 工裝設(shè)計(jì)的曲率半徑與構(gòu)件不吻合，造成應(yīng)變計(jì)變形或鼓包而阻值異常。

　　(4) 使用一段時(shí)間后，阻值發(fā)生異常。這一問(wèn)題主要是應(yīng)變計(jì)內(nèi)部有氣泡或個(gè)別虛空或焊接時(shí)有不可靠因素存在等。

　　三、貼片后表面缺陷

　　從前述的內(nèi)容中可以看出貼片的主缺陷有虛空、鼓包、膠層不均勻、膠層過(guò)厚、膠棱、壓坑、變形等，其中鼓包、壓坑只要不在敏感柵受力部位，均可以使用。針對(duì)這些缺陷，一定要在貼片后進(jìn)行外觀檢查，剔出有缺陷的，保證貼片質(zhì)量。同時(shí)應(yīng)對(duì)阻值、絕緣電阻進(jìn)行檢查，以免后道工序的浪費(fèi)。

　　電阻應(yīng)變片及其粘貼方法

　　一、 電阻應(yīng)變片的種類和基本性能

　　應(yīng)變片的種類很多。有電阻絲式、箔式、半導(dǎo)體、高溫、低溫、溫度自補(bǔ)償

　　等。電阻值一般為60-1000歐姆。在結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中常用的是電阻絲式應(yīng)變片?，F(xiàn)將幾種應(yīng)變片作一簡(jiǎn)要介紹。

　　(一)電阻應(yīng)變片的種類

　　1. 電阻絲式應(yīng)變片

　　電阻絲式應(yīng)變片的材料目前最廣泛使用的是康銅絲及鎳鉻絲(性能見(jiàn)表1)。因其溫度系數(shù)小，電阻系數(shù)大，應(yīng)變靈敏度大，易于加工和焊接。

　　電阻絲式應(yīng)變片按電阻絲纏繞形式可分為繞絲式和短接式兩種(如圖1所示)。將電阻絲做成所需長(zhǎng)度(稱為應(yīng)變片標(biāo)距)，再拐彎幾次。制成格柵狀。通常絲直徑約0.02-0.1毫米。用彈性的膠粘于具有絕緣性的紙片上(稱紙基應(yīng)變片)，或膠膜片上(稱膠基應(yīng)變片)，在電阻絲始端和末端用錫焊接引出線，以便與電源相連。在電阻絲上蓋有一層強(qiáng)度高、韌性大的香煙紙(紙厚為0.015-0.02mm)或膠膜，也有的在膠膜上再蓋一層細(xì)氈，用來(lái)絕熱。這種應(yīng)變片價(jià)格便宜，易于粘貼，目前在結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中大量采用，其規(guī)格如表2.

　　2. 箔式應(yīng)變片

　　箔式應(yīng)變片用厚為4-10μ的康銅箔或鎳鉻箔片，用照相腐蝕法制成。可制成任何復(fù)雜形狀，尺寸準(zhǔn)確，是應(yīng)變片發(fā)展方向之一，但價(jià)格稍高。

　　3. 半導(dǎo)體應(yīng)變片

　　半導(dǎo)體應(yīng)變片是用硅型或鍺型半導(dǎo)體材料制成的。它的靈敏系數(shù)比絲式片和箔式片約高50倍。但它的電阻應(yīng)變特性非線性較大，并且其溫度系數(shù)很大，價(jià)格很貴，操作技術(shù)要求高。除特殊要求外，一般應(yīng)力測(cè)量不采用。

　　常用電阻絲合金性質(zhì) 表1

　　合金 成分 Φ0.0025mm時(shí)之每M電阻數(shù)值Ω 電阻溫度系數(shù)10-6 /℃ 電阻系數(shù)ρ

　　Ω·MM2/M 制作難易 Kε

　　康銅 60Cu·40Ni 930-980 2 0.47-4.9 十分容易 2.0

　　錳銅 84Cu·12Mn·4Ni 750-800 0 0.42-4.4 十分容易 0.47

　　鎳鉻 80Ni·20Cr 1250-2000 400 0.9-1.1 容易 2.2-2.3

　　鎳鉻鐵 64Ni·11Cr·25Fe 2100-2200 ___ ___ 稍難 2.5

　　(二)電阻應(yīng)變片的基本性能

　　1. 電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)

　　貼在構(gòu)件上的電阻應(yīng)變片，由于構(gòu)件產(chǎn)生應(yīng)變。應(yīng)變片產(chǎn)生了微小的電阻變化。電阻變化率(△R/R)與應(yīng)變(ε=△L/L)之比稱為應(yīng)變片的靈敏系數(shù)(K)。根據(jù)推導(dǎo)，電阻絲單絲的靈敏系數(shù)KS主要與電阻絲材料的波桑比有關(guān)，因而為一常數(shù)。通常所用的柵狀電阻絲應(yīng)變片，由于電阻應(yīng)變片兩端的阻絲有圓弧彎轉(zhuǎn)部分，所以不僅沿電阻絲方向的應(yīng)變能使應(yīng)變片產(chǎn)生電阻變化，而垂直于電阻絲方向的應(yīng)變亦使應(yīng)變片產(chǎn)生部分電阻變化。這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變片的橫向效應(yīng)。因此應(yīng)變片的靈敏系數(shù)與電阻絲單絲的靈敏系數(shù)有所不同，但仍接近于常數(shù)。

　　應(yīng)變片的靈敏系數(shù)還受應(yīng)變片膠水的影響。通常應(yīng)變片規(guī)格上所寫的靈敏系數(shù)都是工廠抽樣實(shí)測(cè)的數(shù)值。

　　為了檢查應(yīng)變片的靈敏系數(shù)是否正確?？梢栽诩儚澢鷺?biāo)準(zhǔn)梁(如圖2所示)或懸臂等強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)梁上用應(yīng)變儀測(cè)定。

　　圖2是純彎曲標(biāo)準(zhǔn)梁裝置的示意圖。以此方法為例說(shuō)明測(cè)定方法如下。

　　在梁的跨中上下面貼上兩片(半橋兩片工作)要測(cè)定靈敏系數(shù)K值的應(yīng)變片，在梁的跨中安置一個(gè)千分表測(cè)定梁的撓度。由于梁的幾何尺寸是已知的，所以可以推導(dǎo)出跨中撓度與其應(yīng)變的關(guān)系式為：d=εL2/4h

　　式中：h—為標(biāo)準(zhǔn)梁的高度;

　　L—為標(biāo)準(zhǔn)梁的跨度(見(jiàn)圖2);

　　ε—為標(biāo)準(zhǔn)梁跨中的應(yīng)變。

　　如果給梁一個(gè)應(yīng)變?chǔ)? ，即可計(jì)算出一個(gè)相應(yīng)的撓度d1 ，亦即當(dāng)旋轉(zhuǎn)加荷螺絲使梁產(chǎn)生撓度d1時(shí)，則梁上產(chǎn)生一個(gè)已知應(yīng)變?chǔ)? 。此時(shí)，如果將應(yīng)變儀上應(yīng)變讀數(shù)盤對(duì)準(zhǔn)ε1 ，調(diào)整靈敏系數(shù)K度盤，使儀器達(dá)到平衡，則此時(shí)K度盤上所指的值即為所測(cè)應(yīng)變片的靈敏系數(shù)值K1 。

　　由于K度盤不易讀準(zhǔn)確，通常是將應(yīng)變儀上的K度盤對(duì)準(zhǔn)任意數(shù)值K任，再讀應(yīng)變值為ε任。根據(jù)應(yīng)變儀的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)原理：

　　△R/R = K1·ε1 = K任·ε任

　　因此即可算出所求的K1 為：

　　K1 = K任·ε任 / ε1

　　式中： ε1 —已知梁上的應(yīng)變值，由千分表測(cè)定。

　　K任 —測(cè)定時(shí)應(yīng)變儀上的靈敏系數(shù);

　　ε任 —當(dāng)梁的撓度為d1 時(shí)的實(shí)測(cè)應(yīng)變值(因半橋兩片工作，所以應(yīng)取應(yīng)

　　變儀讀數(shù)除以2)。

　　為了減少應(yīng)變片的橫向效應(yīng)，有短接式應(yīng)變片。短接式應(yīng)變片系將應(yīng)變片兩端圓弧彎轉(zhuǎn)部分改用粗短導(dǎo)線連接。此種片橫向效應(yīng)很小，但制造工藝較復(fù)雜。

　　2. 電阻應(yīng)變片的蠕變

　　由于固化膠水具有可塑性，同時(shí)又受到電阻絲反抗變形的作用，所以當(dāng)電阻絲變形時(shí)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電阻絲的變形就減小一些，這樣使得試件的應(yīng)變和電阻絲的應(yīng)變不完全一致，相差△ε，如圖3所示。這種現(xiàn)象叫電阻應(yīng)變片的蠕變。

　　蠕變可用百分比表示：

　　D = △ε/ ε試件×100%

　　一般情況下，經(jīng)過(guò)30分鐘以后△ε基本不變，在一小時(shí)內(nèi)蠕變百分比D一般不超過(guò)0.1%(儀器、導(dǎo)線的溫濕度誤差除外)。

　　蠕變大小主要取決于膠水的質(zhì)量及固化的程度。在不同溫度下，不同牌號(hào)的膠水，蠕變值也是同的。在室溫范圍內(nèi)一般蠕變較小，在30℃以上蠕變較大，為了消除蠕變現(xiàn)象，在試驗(yàn)前可以進(jìn)行幾次反復(fù)加荷。

　　3. 電阻應(yīng)變片的滯后性

　　粘貼在試件上的應(yīng)變片，當(dāng)承受應(yīng)變變化時(shí)，其輸出與應(yīng)變之間的往復(fù)路線不完全相同。是一個(gè)封閉曲線，如圖4所示，這種現(xiàn)象稱作應(yīng)變片的滯后性。

　　應(yīng)變片的滯后現(xiàn)象與應(yīng)變片的特性和粘貼技術(shù)以及被測(cè)試件的材料等因素有關(guān)。經(jīng)幾次反復(fù)加荷后，滯后現(xiàn)象可以減小。

　　4. 電阻應(yīng)變片的溫度特性

　　應(yīng)變片中的電阻絲，不僅因應(yīng)變產(chǎn)生電阻變化，由于溫度變化也會(huì)引起電阻 的變化，電橋產(chǎn)生與溫度成比例的輸出。這個(gè)現(xiàn)象叫熱輸出或稱溫度引起的零點(diǎn)漂移。所以在測(cè)量應(yīng)變時(shí)必須考慮溫度補(bǔ)償。鎳鉻絲應(yīng)變片如試驗(yàn)中工作片與補(bǔ)償片之間溫度相差1℃，就要200με。但康銅絲應(yīng)變片的溫度影響較小。還有由于試件和應(yīng)變片的線膨脹系數(shù)不同，電橋亦會(huì)產(chǎn)生熱輸出。目前，溫度補(bǔ)償一般是采用在電橋內(nèi)接溫度補(bǔ)償片的方法。溫度補(bǔ)償片貼在與試件相同材料但不受力的試件上。另外一種方法是采用溫度自補(bǔ)償片。在國(guó)內(nèi)，這種溫度自補(bǔ)償片正在逐步推廣使用。

　　(三)電阻應(yīng)變片的選擇

　　電阻應(yīng)變片種類繁多，在實(shí)際使用時(shí)，按測(cè)量的要求選用。一般從以下幾方面來(lái)考慮：

　　1.測(cè)量時(shí)的溫度范圍

　　對(duì)紙基應(yīng)變片，使用極限溫度一般不超過(guò)60℃。對(duì)于膠基應(yīng)變片、箔式

　　應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片。最高使用溫度一般為100℃。

　　2.測(cè)量的環(huán)境條件

　　選擇應(yīng)變片時(shí)要考慮應(yīng)變片的防潮問(wèn)題。在潮濕情況下使用應(yīng)變片應(yīng)盡可能選用膠質(zhì)基底應(yīng)變片。

　　3.應(yīng)變片標(biāo)距的選擇

　　對(duì)于均勻材料(如鋼、有機(jī)玻璃等)作成的試件，可選用標(biāo)距為5-10毫米的應(yīng)變片。對(duì)于非勻質(zhì)材料(如混凝土)的試件，應(yīng)變片的標(biāo)距應(yīng)大于混凝土骨料最大粒徑的3-4倍。一般采用的標(biāo)距為40-150毫米。對(duì)混凝土試件采用過(guò)小標(biāo)距的應(yīng)變片會(huì)產(chǎn)生較大的誤差(見(jiàn)圖5)。

　　4.應(yīng)變片電阻值的選擇

　　應(yīng)變片的電阻值，小標(biāo)距片通常為117-125歐姆，長(zhǎng)標(biāo)距片為300-600歐姆。所選應(yīng)變片的阻值應(yīng)在應(yīng)變儀使用的阻值范圍內(nèi)，例如國(guó)產(chǎn)YJ-5型靜態(tài)應(yīng)變儀使用應(yīng)變片的阻值范圍為100-600歐姆。

　　另外根據(jù)電橋的供電橋壓的大小和應(yīng)變片阻值，校驗(yàn)應(yīng)變片的最大電流，一般應(yīng)變片的最大允許電流可參考表3.

　　應(yīng)變片允許電流參考表 表3

　　電阻絲, 直徑(毫米)<, /SPAN> 0.02 0.025 0.03 0.05 0.08 0.1

　　應(yīng)變片允許電流(毫安) 12.5 25-35 30 30-100 200 300

　　二、電阻應(yīng)變片使用的粘接劑

　　(一)電阻應(yīng)變片使用的粘接劑的選擇原則

　　應(yīng)變片粘貼在試件上，試件產(chǎn)生的應(yīng)變是通過(guò)粘接層傳遞到電阻絲上的。由于環(huán)境的溫度、濕度等因素的影響，粘接劑種類的不同，可能產(chǎn)生粘接層軟化，收縮或膨脹，從而使應(yīng)變傳遞發(fā)生變化。為了使應(yīng)變片能接受到實(shí)際的應(yīng)變，保證測(cè)量精度，必須重視粘接劑的選擇。選擇粘接劑一般考慮以下因素：

　　1.粘接劑能使應(yīng)變片與試件粘接牢固，操作簡(jiǎn)單。

　　2.粘接后，較短時(shí)間里粘接層即具有較大的剪切強(qiáng)度。

　　3.不含雜質(zhì)，化學(xué)穩(wěn)定性能好，蠕變小。即使長(zhǎng)期使用，粘接強(qiáng)度不變。

　　4.粘接劑干燥或固化后，電氣絕緣性能好，溫濕度變化時(shí)絕緣性能變化小。

　　5.在變形過(guò)程中，必須有很高的抗拉能力。其彈性模量應(yīng)大于電阻絲的彈性模量。

　　6.對(duì)試件表面無(wú)腐蝕性及溶解性。

　　(二)目前土建試驗(yàn)中常用的幾種粘接劑

　　1.硝化纖維類粘接劑

　　硝化纖維粘接劑即是賽潞潞膠。這是一種熱可塑性的粘接劑?？扇苡诙鄶?shù)有機(jī)溶劑(酒精、丙酮)中。應(yīng)變片的粘接靠溶劑蒸發(fā)，以得到必要的粘接強(qiáng)度。這種粘接劑在常溫下便能干燥。但是，為了促進(jìn)干燥，可根據(jù)溶劑的沸點(diǎn)，用較低的溫度進(jìn)行加熱。使用溫度范圍是-50—+80℃。但這種粘接劑吸濕性稍大，由于吸水或吸濕，使粘接層膨脹，絕緣低。如在混凝土上使用，要涂底層。這種膠的配方很多，我們過(guò)去采用的配方是：硝化纖維片2克，乙酸乙脂30克，乙酸丁脂12克。但目前我們很少使用。北京西城區(qū)半導(dǎo)體器件廠采用這類膠制作應(yīng)變片，其配方為：硝化纖維片8%,松香2%，丙酮30%，稀料(香焦水)30%，乙醚30%.

　　2.環(huán)氧樹脂類粘接劑

　　環(huán)氧樹脂膠是用環(huán)氧樹脂，摻入固化劑加熱聚合的。它與其它樹脂膠相比，粘貼的材料范圍廣，品種多。

　　這種樹脂固化時(shí)體積變化小，特別是常溫固化時(shí)，收縮量很小。因選用的樹脂種類和固化劑的不同，其固化過(guò)程的溫度要求也不同，分為常溫固化及加熱固化兩種。固化后粘接層抗剪強(qiáng)度為1-2㎏/m㎡，加熱固化的粘接強(qiáng)度較大。這種粘接劑對(duì)紙基和膠基應(yīng)變片及箔式應(yīng)變片均適用。它適合于所有金屬(但對(duì)含炭量多的鑄鋼，石墨等其粘接力很低)、玻璃、塑料(聚四氟乙稀、氯乙稀、聚乙稀等除外)、瓷器等材料，均有良好粘接性能。這種粘接劑吸水率比較小，耐化學(xué)侵蝕性能好，可做防潮劑。

　　粘接劑由于使用的固化劑種類不同，其耐熱性能也不同，一般耐熱溫度為70-140℃。耐熱溫度高的粘接劑，其固化過(guò)程所需要的溫度也高，固化時(shí)收縮量也大。若在粘接劑中摻入適當(dāng)?shù)奶盍蠒r(shí),其固化時(shí)的收縮量可以減小，同時(shí)提高了熱傳導(dǎo)系數(shù)和抗剪強(qiáng)度。我們?cè)囼?yàn)室所用6101#環(huán)氧樹脂是屬于常溫固化類的，使用的固化劑有低分子聚酰胺和乙二胺(固化劑)加二丁脂(增韌劑)兩種。用聚酰胺做環(huán)氧樹脂固化劑，可以起增塑柔韌作用，比用乙二胺作固化劑的固化時(shí)間長(zhǎng)，所以可以給人以較長(zhǎng)操作時(shí)間(約40分鐘)，而且，由于低分子聚酰胺用量的百分比范圍較寬，對(duì)稱量準(zhǔn)確的要求不高，便于配制。此種配膠無(wú)揮發(fā)物質(zhì)，所以固化后不留下孔洞，絕緣好，并且具有良好的抗腐蝕性、耐水性、耐磨性、化學(xué)穩(wěn)定性。在常溫下固化，可以不用紅外線燈烤。此種粘接劑的配方見(jiàn)表4。

　　另外，我們還用“914”室溫快速固化環(huán)氧粘接劑，它由新型環(huán)氧樹脂和新型胺類固化劑組成：該粘接劑分為A、B(即樹脂、固化劑)兩部分。使用非常方便，只要近似按比例擠出混合使用即可。絕緣、防潮均好。

　　3.氰基丙稀酸類粘接劑

　　目前使用的501膠、502膠是屬于氰基丙稀酸類粘接劑。它是一種不含溶劑的無(wú)色透明的液體，流動(dòng)性好。是在常溫下吸收空氣中的微量水份進(jìn)行固化。使用時(shí)僅用手指加壓0.5-1分鐘便能固化。所以現(xiàn)場(chǎng)使用很方便，短時(shí)間內(nèi)可粘貼數(shù)量較多的應(yīng)變片。不論是紙基片、膠基片、或箔式應(yīng)變片均可以使用。但作長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)力測(cè)定或反復(fù)作用的應(yīng)力測(cè)定時(shí)，其粘接力多少有些下降，防潮性稍差些。

　　注意事項(xiàng)：

　　a.在封絕緣過(guò)程中，用吹風(fēng)機(jī)加溫，能使環(huán)氧樹脂膠柔軟，便于操作。

　　b.在操作過(guò)程中的每個(gè)細(xì)小環(huán)節(jié)都要十分謹(jǐn)慎，隨時(shí)用萬(wàn)用表測(cè)量應(yīng)變片是否斷路和短路，發(fā)現(xiàn)后及時(shí)補(bǔ)救。

　　c.此種工藝的關(guān)鍵是引出線的地方，如果處理不好，潮氣往往從這里進(jìn)去，因此在纏繞膠布時(shí)要裹緊，充滿膠。

　　d.在后張法縱向預(yù)應(yīng)力筋上貼片時(shí)，貼片位置要沿縱向錯(cuò)開25-30公分。以免在同一斷面附近應(yīng)變片集中過(guò)多，施工不方便。

　　e.鋼筋上所貼應(yīng)變計(jì)最好用膠基片，應(yīng)變計(jì)的尺寸要適宜，Φ6以下鋼筋，選用的應(yīng)變片柵寬要在3毫米以下，這樣方能使應(yīng)變計(jì)緊密貼在鋼筋上。上述防潮方法的優(yōu)點(diǎn)是：防水性能好，絕緣電阻高，一般在1-2KMΩ左右。但敷設(shè)工藝較麻煩。

　　推薦閱讀：
　　鋼筋計(jì)如何才能使用的久?
　　錨索計(jì)使用前如何進(jìn)行常規(guī)檢查
　　土壓力盒應(yīng)力分析
　　鋼筋計(jì)的原理、用途和使用方法要點(diǎn)介紹
　　如何選購(gòu)可靠的激光測(cè)距儀?
　　固定式測(cè)斜儀的應(yīng)用領(lǐng)域及安裝注意事項(xiàng)