2.4　电阻应变片的选择和使用

2.4.1　电阻应变片的选择

1. 应变片类型的选择

根据测量目的、被测试件的材料和应力状态、测量精度选择应变片的类型。在承力构件受力测量中，对于测试点主应力方向已知的一维应力测量，选用单轴金属丝式或箔式电阻应变片，如图2.3（a）所示；对于平面应变场主应力方向已知的二维应变测量，可以使用直角应变花，如图2.3（c）所示，并使其中一条应变栅与主应力方向一致；如果应力方向未知，就必须使用三栅或四栅的应变花，如图2.3（d）所示。

当构成应变式传感器时，应变片的形式主要取决于弹性元件。对柱式、梁式、环式等弹性元件，它们工作时受到拉/压应力或弯曲应力，因此应变片均采用单轴应变片；对于利用剪应力测量的弹性元件，一般使用双轴（呈45°排列）应变片，如图2.3（b）所示。

2. 材料的选择

根据使用温度、时间、最大应变量、精度等要求，参照表2-1和表2-2，选用符合要求的敏感栅和基底材料的应变片。

相关国家标准中规定的常温应变片使用温度为-30～60℃，常温应变片一般采用康铜制造。由于基底材料和胶黏剂的限制，目前200～250℃的中温金属箔式电阻应变片一般都使用卡玛合金制作。工作温度大于350℃的高温应变片需定制，常用金属作为基底，使用时用点焊将应变片焊接在试件上。

3. 阻值的选择

依据测量电路或仪器选定应变片的标称阻值。例如，对配用电阻应变仪，常选用120Ω阻值；对应变式传感器，一般选用350Ω阻值的应变片。测量时为提高灵敏度，常用较高的供桥电压，由于大阻值应变片具有通过电流小、自热引起的温升低、持续工作时间长、动态测量信噪比高等优点，应用越来越广。

4. 尺寸的选择

按照试件表面粗糙度、应力分布状态、粘贴面积的大小、应变波频率等选择应变片尺寸。若被测试件材质均匀、应力梯度大，则应选用敏感栅长度小的应变片；对材质不均匀而强度不等的材料（如混凝土），或应力分布变化比较缓慢的构件，应选用敏感栅长度大的应变片；对于冲击载荷或高频动荷作用下的应变测量，还要考虑应变片的动态响应特性，可参考表2-3进行选择。一般来说，应变片敏感栅长度越小，测量频率越高，越能正确地反映被测点的真实应变。

几种常温下用的电阻应变片的典型规格见表2-4。

2.4.2　电阻应变片的使用

电阻应变片的性能不仅取决于应变片自身的质量，还取决于应变片的正确使用。对常用的粘贴式应变片，粘贴是关键环节。

1. 胶黏剂的选择

一般情况下，粘贴应变片的胶黏剂与制作应变片的胶黏剂是可以通用的，但通常对在室温下工作的应变片多采用常温、指压固化条件的胶黏剂，参考表2-2。

2. 应变片的粘贴

（1）应变片的外观检查和阻值检查。

（2）试件表面处理。为使应变片牢固地粘贴在试件表面上，必须对粘贴部位的表面进行打磨，并清洗干净打磨面。

（3）定位画线。为了保证应变片粘贴位置的准确，可在试件表面画出定位线，粘贴时应使应变片的中心线与定位线对准。

（4）涂胶、贴片。在处理好的粘贴部位和应变片基底上，各涂抹一层薄薄的胶黏剂，然后将应变片粘贴到预定位置上。用手指滚压挤出多余的胶黏剂。

（5）胶黏剂固化处理。

（6）应变片粘贴质量的检查。应变片的粘贴位置应准确；应变片阻值在粘贴前后不应有较大的变化；引出线与试件之间的绝缘电阻一般应大于200MΩ。

（7）引出线的焊接处固定。把粘贴好的应变片的引出线与测量用导线焊接在一起，为了防止应变片电阻丝和引出线被拉断，应用胶布将导线固定于试件表面。

（8）防护与屏蔽处理。在安装好的应变片和引出线上涂以中性凡士林油、石蜡（短期防潮）；或石蜡-松香-黄油的混合剂（长期防潮）；或环氧树脂、氯丁橡胶、清漆等（防机械划伤）作防护用，以保证应变片工作性能稳定可靠。