实验一电阻应变片的粘贴技术

1实验一电阻应变片的粘贴技术承受载荷的大型钢结构安全检测的主要内容之一是应力检测。目前，应力检测主要采用结构简单、成本较低、精度高的电阻应变计进行检测。本实验主要是了解应变计的结构及进行应变计的粘贴实验。一、实验目的1.了解应变片的结构、规格、用途等；2.学会设计布置应变片方案；3.掌握选片、打磨、粘贴、接线、固定、防护等操作工艺和技术。二、实验设备及器材1.电阻应变片，接线端子；2.数字万用电表，测量导线；3.悬臂梁；4.砂布、丙酮（或酒精）、药棉等清洗器材；5.502胶、防潮剂、玻璃纸及胶带；6.划针、镊子、剪刀等。三、实验原理电阻应变计(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，并用胶水粘贴固定在两层绝缘薄片中制成，如图1—1所示。栅的两端各焊一小段引线，以供试验时与导线联接。应变片的基本参数有灵敏系数K、初始电阻值R、标距L和宽度B。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处。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。实验证明，在一定范围内应变片的电阻变化率△R与该处构件的长度变化△L成正比，图1-11-基体2-合金丝（或栅状金属箔）3-金属丝引线2即：△R/R=K·△L/L其中R—应变片初始电阻值；△R—应变片电阻变化值；K—应变计灵敏系数。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，一般K值在2.0左右。由于构件的变形是通过应变片的电阻变化来测定，因此，应变测试中，应变片的粘贴是极为重要的一个技术环节。应变片的粘贴质量直接影响测试数据的稳定性和测试结果的准确性。在试验中要求认真掌握应变片粘贴技术。应变片粘贴过程有应变片的筛选、测点表面处理与测点定位、应变片粘贴固化、导线焊接与固定和应变片粘贴质量检查等。四、实验方法和步骤1．设计布片方案单向应变计：需要知道主应力方向，如图1-2；90º应变计：用于测扭矩，粘贴方向与轴线成45º，如图1-3；三片应变花：在无法确定主应力方向时使用，可通过公式计算可得出最大最小主应力和方向，如图1-4。2．应变片的筛选应变片的外观检查，要求其基底、覆盖层无破损折曲；敏感栅平直、排列整齐；无锈斑、霉点、气泡；引出线焊接牢固；应变片阻值与绝缘电阻的检查，用万用电表检查应变片的初始电阻值，对于同一测区的应变片阻值之差应小于±0.5欧姆，剔除短路、断路的应变片。3．测点表面处理和测点定位为了使应变片牢固地粘贴在构件表面，必须要表面处理。测点表面处理是在测点范围内的试件表面上，用机械方法，粗砂纸打磨，除去氧化层、锈斑、涂层、油圬使其平整光洁。再用细砂纸沿应变片轴线方向成45度角打磨，以保证应变片受力均匀。然后，用脱脂棉球蘸丙酮（或酒精）沿同一方向清洗贴片处，直至棉球上看不见污迹为止。图1-2图1-3图1-43构件表面处理的面积应大于电阻应变片的面积。测点定位，用划针或铅笔在测点处划出纵横中心线，纵线方向应与应变方向一致。4．应变片粘贴应变片粘贴，即将电阻应变片准确可靠地粘贴在试件的测点上。分别在构件预贴应变片处及电阻应变片底面涂上一薄层胶水(如502瞬时胶)，将应变片准确地贴在预定的划线部位上，垫上玻璃纸，以防胶水糊在手指上；然后用拇指沿一方向轻轻滚压，挤去多余胶水和胶层的气泡；用手指按住应变片1—2min，待胶水初步固化后，即可松手。粘贴好的应变片应位置准确；胶层薄而均匀，密实而无气泡。对室温固化粘结剂完成上述工序后，即可自然干燥固化，一般时间为1—2小时。502胶水粘结时，采用自然干燥固化。有时为促进固化，提高粘结强度，可在贴好的应变片上垫海绵后用重物压住；为了加快胶层硬化速度，可以用紫外线灯光烘烤。5．应变片粘贴质量检查用放大镜观察粘合层是否有气泡，整个应变片是否全部粘贴牢固，有无造成短路、断路等部位。检查应变片粘贴的位置是否正确，其中线是否与测点预定方向重合。用万用电表检查应变片的电阻值，一般粘贴前后不应有大的变化。若发生明显变化，应检查焊点质量或者断线。应变片与试件之间的绝缘电阻应大于200兆欧。6．导线固定引线至测量仪器间的导线规格、长度应一致，排列要整齐，分段固定。导线的固定可采用医用胶布，703胶及橡皮泥等。7．作完实验后，整理好所用仪器设备，清理实验现场，将所用仪器设备复原，实验资料交指导教师检查签字。五、注意事项1.在选电阻片和粘贴的过程中，不要用手接触片身，要用镊子夹取引线；2.清洗后的被测点不要用手接触，已防粘上油渍和汗渍；3.固化的电阻片及引线要用防潮剂（石腊、松香）或胶布防护。六、实验报告内容1.简述应变计筛选原则与原因。2.简述应变片粘贴的整个操作过程及注意事项。3.分析实验过程中遇到的问题及简述处理方法。