1.應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)
電阻絲應(yīng)變片是用直徑為0.025mm具有高電阻率的電阻絲制成的。為了獲得高的阻值，將電阻絲排列成柵網(wǎng)狀，稱為敏感柵，并粘貼在絕緣的基片上，電阻絲的兩端焊接引線。敏感柵上面粘貼有保護(hù)用的覆蓋層。如圖：
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圖2.2 典型應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)及組成?
(a)絲式 (b)箔式 (c)半導(dǎo)體?1—敏感柵 2—基底 3—引線 4—蓋層 5—粘結(jié)劑 6—電極
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應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)型式很多，但其主要組成部分基本相同。圖2.2示出了絲式、箔式和半導(dǎo)體三種典型應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)型式及其組成。?
(1)敏感柵——應(yīng)變計(jì)中實(shí)現(xiàn)應(yīng)變-電阻轉(zhuǎn)換的敏感元件。它通常由直徑為0.015～0.05mm的金屬絲繞成柵狀，或用金屬箔腐蝕成柵狀。圖中l(wèi)表示柵長(zhǎng)，b表示柵寬。其電阻值一般在100Ω以上。?
(2)基底——為保持敏感柵固定的形狀、尺寸和位置，通常用粘結(jié)劑將其固結(jié)在紙質(zhì)或膠質(zhì)的基底上。應(yīng)變計(jì)工作時(shí)，基底起著把試件應(yīng)變準(zhǔn)確地傳遞給敏感柵的作用。為此，基底必須很薄，一般為0.02～0.04mm。?有用專門的薄紙制成的基片稱為紙基。有用粘結(jié)劑和有機(jī)樹脂薄膜制成的膠基。??
(3)引線——它起著敏感柵與測(cè)量電路之間的過渡連接和引導(dǎo)作用。通常取直徑約0.1～0.15mm的低阻鍍錫銅線，并用釬焊與敏感柵端連接。?
(4)蓋層——用紙、膠作成覆蓋在敏感柵上的保護(hù)層；起著防潮、防蝕、防損等作用。?
(5)粘結(jié)劑——在制造應(yīng)變計(jì)時(shí)，用它分別把蓋層和敏感柵固結(jié)于基底；在使用應(yīng)變計(jì)時(shí)，用它把應(yīng)變計(jì)基底再粘貼在試件表面的被測(cè)部位。因此它也起著傳遞應(yīng)變的作用。
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2.測(cè)量原理
用應(yīng)變片測(cè)量時(shí)，將其粘貼在被測(cè)對(duì)象表面上。當(dāng)被測(cè)對(duì)象受力變形時(shí)，應(yīng)變片的敏感柵也隨同變形，其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化，通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)變的測(cè)量。
通過彈性敏感元件，將位移、力、力矩、加速度、壓力等物理量轉(zhuǎn)換為應(yīng)變，則可用應(yīng)變片測(cè)量上述各量，做成各種應(yīng)變式傳感器。
應(yīng)變片有如下的優(yōu)點(diǎn)：①.測(cè)量應(yīng)變的靈敏度和精度高，性能穩(wěn)定、可靠，可測(cè)1～2με，誤差小于1％。②.應(yīng)變片尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、測(cè)量速度快。測(cè)量時(shí)對(duì)被測(cè)件的工作狀態(tài)和應(yīng)力分布基本上無影響。既可用于靜態(tài)測(cè)量，又可用于動(dòng)態(tài)測(cè)量③.測(cè)量范圍大。既可測(cè)量彈性變形，也可測(cè)量塑性變形。變形范圍可從1％～2％。④.適應(yīng)性強(qiáng)。可在高溫、超低溫、高壓、水下、強(qiáng)磁場(chǎng)以及核輻射等惡劣環(huán)境下使用。⑤.便于多點(diǎn)測(cè)量、遠(yuǎn)距離測(cè)量和遙測(cè)。⑥.價(jià)格便宜，品種多，工藝較成熟，便于選擇和使用，可以測(cè)量各種物理量。
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應(yīng)變片的類型、材料及粘貼
（一）應(yīng)變片的類型和材料
1.金屬絲式應(yīng)變片
金屬絲式應(yīng)變片有回線式和短接式二種，如圖2.3所示。但回線式最為常用，制作簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，成本低，易粘貼，但其應(yīng)變橫向效應(yīng)較大。
短接式應(yīng)變片兩端用直徑比柵線直徑大5～10倍的鍍銀絲短接。優(yōu)點(diǎn)是克服了橫向效應(yīng)，但制造工藝復(fù)雜。
圖2.3 應(yīng)變片 a、c回線式 b、d短接式
常用材料：康銅、鎳鉻鋁合金、鐵鉻鋁合金以及鉑、鉑烏合金等。?
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2.金屬箔式應(yīng)變片
它是利用照相制版或光刻技術(shù)將厚約0.003～0.01mm的金屬箔片制成所需圖形的敏感柵，也稱為應(yīng)變花。如圖2.4。
優(yōu)點(diǎn)：
①.可制成多種復(fù)雜形狀尺寸準(zhǔn)確的敏感柵，其柵長(zhǎng)l可做到0.2mm，以適應(yīng)不同的測(cè)量要求；
②.與被測(cè)件粘貼結(jié)面積大；
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③.散熱條件好，允許電流大，提高了輸出靈敏度；?
④.橫向效應(yīng)小。
⑤.蠕變和機(jī)械滯后小，疲勞壽命長(zhǎng)。
圖2.4 金屬箔式應(yīng)變片
缺點(diǎn)：電阻值的分散性比金屬絲的大，有的相差幾十歐姆，需做阻值調(diào)整。在常溫下，金屬箔式應(yīng)變片已逐步取代了金屬絲式應(yīng)變片。
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3.金屬薄膜應(yīng)變片
它是薄膜技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。采用真空蒸發(fā)或真空沉積等方法在薄的絕緣基片上形成厚度在0.1μm以下的金屬電阻材料薄膜的敏感柵，最后再加上保護(hù)層。
優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)變靈敏系數(shù)大，允許電流密度大，工作范圍廣，可達(dá)－197～317℃
缺點(diǎn)：難于控制電阻與溫度和時(shí)間的變化關(guān)系。
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（二）應(yīng)變片的粘貼
應(yīng)變片是用粘結(jié)劑粘貼到被測(cè)件上的。粘結(jié)劑形成的膠層必須迅速地將被測(cè)件的應(yīng)變傳遞到敏感柵上。粘結(jié)劑的性能及粘貼工藝的質(zhì)量直接影響著應(yīng)變片的工作特性，如零漂、蠕變、滯后、靈敏系數(shù)等?？梢娺x擇粘結(jié)劑和正確的粘結(jié)工藝與應(yīng)變片的測(cè)量精度有著極其重要的關(guān)系。
1.粘結(jié)劑的選擇?
粘結(jié)劑的主要功能是要在切向準(zhǔn)確傳遞試件的應(yīng)變。因此，它應(yīng)具備：?
???? (1)與試件表面有很高的粘結(jié)強(qiáng)度，一般抗剪強(qiáng)度應(yīng)大于9.8×106Pa；?
???? (2)彈性模量大，蠕變、滯后小，溫度和力學(xué)性能參數(shù)要盡量與試件匹配；
???? (3)抗腐蝕，涂刷性好，固化工藝簡(jiǎn)單，變形小，使用簡(jiǎn)便，可長(zhǎng)期貯存；
???? (4)電絕緣性能、耐老化與耐溫耐濕性能均良好。?
一般情況下，粘貼與制作應(yīng)變計(jì)的粘結(jié)劑是可以通用的。但是，粘貼應(yīng)變計(jì)時(shí)受到現(xiàn)場(chǎng)加溫、加壓條件的限制。通常在室溫工作的應(yīng)變計(jì)多采用常溫、指壓固化條件的粘結(jié)劑；非金屬基應(yīng)變計(jì)若用在高溫工作時(shí)，可將其先粘貼在金屬基底上，然后再焊接在試件上。?
2.應(yīng)變計(jì)的粘貼?
???? (1)準(zhǔn)備：①試件——在粘貼部位的表面，用砂布在與軸向成45°的方向交叉打磨至Ra為6.3μm→清洗凈打磨面→劃線，確定貼片坐標(biāo)線→均勻涂一薄層粘結(jié)劑作底；②應(yīng)變計(jì)——外表和阻值檢查→刻劃軸向標(biāo)記→清洗。
???? (2)涂膠：在準(zhǔn)備好的試件表面和應(yīng)變計(jì)基底上均勻涂一薄層粘結(jié)劑。?
???? (3)貼片：將涂好膠的應(yīng)變計(jì)與試件，按坐標(biāo)線對(duì)準(zhǔn)貼上→用手指順軸向滾壓，去除氣泡和多余膠液→按固化條件固化處理。?
???? (4)復(fù)查：①貼片偏差應(yīng)在許可范圍內(nèi)；②阻值變化應(yīng)在測(cè)量?jī)x器預(yù)調(diào)平范圍內(nèi)；③引線和試件間的絕緣電阻應(yīng)大于200MΩ。?
???? (5)接線：根據(jù)工作條件選擇好導(dǎo)線，然后通過中介接線片(柱)把應(yīng)變計(jì)引線和導(dǎo)線焊接，并加以固定。?
???? (6)防護(hù)：在安裝好的應(yīng)變計(jì)和引線上涂以中性凡士林油、石蠟(短期防潮)；或石蠟—松香—黃油的混合劑(長(zhǎng)期防潮)；或環(huán)氧樹脂、氯丁橡膠、清漆等(防機(jī)械劃傷)作防護(hù)用，以保證應(yīng)變計(jì)工作性能穩(wěn)定可靠。
常用的粘結(jié)劑類型：硝化纖維素型、氰基丙稀酸型、聚酯樹脂型、環(huán)氧樹脂類和酚醛樹脂類等。
粘貼工藝：被測(cè)件粘貼表面處理，貼片位置的確定、貼片、干燥固化、貼片質(zhì)量檢查、引線的焊接與固定，以及防護(hù)與屏蔽等。