核心原理:電阻應變效應
該應變片的敏感柵采用鎳鉻系合金箔制成,這種金屬材料遵循電阻應變效應 —— 當導體發生機械變形(拉伸或壓縮)時,其電阻值會隨之發生規律性變化。其電阻變化與形變的關聯可通過公式\(R = \rho\frac{L}{A}\)(其中R為電阻,\(\rho\)為材料電阻率,L為導體長度,A為橫截面積)解釋。當被測構件受力產生應變時,會通過點焊固定的法蘭傳遞給敏感柵:拉伸時敏感柵長度L增加、橫截面積A減小,電阻值變大;壓縮時則長度縮短、橫截面積略增,電阻值變小,且電阻相對變化量\(\frac{\Delta R}{R}\)與構件應變\(\varepsilon\)呈正比,即\(\frac{\Delta R}{R}=K\varepsilon\)(K為該應變片固定的靈敏系數,約 1.75)。
結構適配:點焊結構適配高溫工況
與普通粘貼式應變片不同,它采用點焊方式將法蘭固定在被測件上,這種結構能避免高溫下粘合劑失效的問題。其標稱電阻為 120Ω,適配 11、13、16 三種不同線膨脹系數,可匹配鐵、電路板、不銹鋼等不同材質的被測構件,減少高溫環境下構件與應變片因熱膨脹差異產生的虛假應變,保障高溫(最高靜態 500℃、動態 550℃,與同系列 G8 型號一致)下應變傳遞的穩定性。
信號轉換:惠斯通電橋實現精準測量
應變帶來的電阻變化極其微小,無法直接讀取,需接入惠斯通電橋電路進行轉換。實際測量時,通常將該應變片作為電橋的一個或多個橋臂,搭配標準電阻或補償應變片組成電路。當應變片電阻R發生微小變化\(\Delta R\)時,會打破電橋原本的平衡狀態,輸出與電阻變化量成正比的電壓信號\(e_0\)。后續通過放大器放大該微弱電壓信號,再經應變儀處理后,就能將電壓信號轉換為直觀的應變數值,最終實現對被測構件應變的精準量化,進而可通過胡克定律\(\sigma = E\varepsilon\)(\(\sigma\)為應力,E為構件材料的縱彈性系數)推算出構件的應力情況。