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特殊条件下的应变测量技术 

2022-01-11
(1)高温或低温条件下的应变测量

现在已经有适用于-270~800℃的各种类型的电阻应变计和粘结剂。进行短时间的动态应变测量时,环境温度可高达1000℃。在高温或低温条件下,应变计的热输出常常超过所测的应变,故必须采取有效的补偿方法。但由于这种热输出的分散性大和重复性差,不能做到完全补偿。另外,粘结剂的蠕变、绝缘电阻的变化和敏感栅的氧化等,也会引起应变读数的变化,加上灵敏系数随温度改变,及其测量的误差,都会影响应变测量的准确性。因此,用电阻应变计测量高温或低温条件下的应变时,其精度比常温条件下差。


(2)高速旋转构件的应变测量 

采用电阻应变计测量高速旋转构件的应变时,除了必须解决应变计的防护和温度补偿问题以外,应着重的是解决装在旋转构件上的应变计和测量仪器之间的信号传递。一般用的集流器有拉线式、炭刷式、水银式和感应式四种,后三种可用于测量转速在10000转/分以上的构件的应变。无线电应变遥测装置可装在无法安装集流器的密封旋转构件上,它能消除集流器因接触电阻而产生的噪声信号(见应变遥测技术)。


(3)高压液下的应变测量 

电阻应变计可用于测量高压液体介质容器内壁的应变,但由于电阻应变计处在高压液态介质中工作,必须解决应变计的防护、引线的引出以及压力效应等问题。一般对于油类的绝缘介质,应变计不需采取防护措施。对于在水下工作的应变计,采用凡士林、二硫化钼或环氧树脂等化学涂层后,可在200~1000巴(1巴=105帕)的压力下测量应变。应变计引线的引出,通常采用灌注了环氧树脂或松香-锭子油的带有锥形内孔的密封装置。这种装置可在压力达数千巴的液体介质容器中达到有效的密封。高压液体介质对敏感栅的压力会改变电阻值,应在读数中扣除它,或采取补偿法予以消除。


(4)强磁场和核辐射环境下的应变测量 

在强磁场作用下,电磁感应对应变测量系统将产生“干扰”,影响测量的结果。用抗磁材料制造电阻应变计的敏感栅,或将两个相同的应变计重叠在一起,并利用电桥线路,就可以减少磁场“干扰”的影响。如在应变测量线路系统中采取有效的屏蔽,也能获得较好的结果。核辐射对电阻应变计的影响较为复杂,除了核辐射产生电磁感应对应变测量产生“干扰”外,还会使电阻应变计的敏感栅和粘结剂的性能发生变化,使应变计的电阻和灵敏系数发生变化。另外,核辐射热还会使应变计有热输出,因此在应变测量时,应采用抗核辐射的敏感栅材料和无机粘结剂或聚酰亚胺粘结剂,并采取严格的屏蔽和补偿措施。


(5)残余应力测量 

应用电阻应变计,可以测量机械构件由于焊接、铸造、切削等工艺所产生的残余应力。其原理是:将电阻应变计安装在被测构件的残余应力区域内,采取切割、钻孔和电化学等方法,全部或部分释放残余应力,测出电阻应变计在残余应力释放前后的应变变化,再按弹性理论算出构件的残余应力。根据残余应力的释放方式,用应变计测定残余应力的方法有切割法、钻孔法和逐次剥层法三种。它们都属于破坏性的机械测定法,其测量精度在很大程度上取决于应变计的粘贴位置和加工工艺。为此,采用加工定位的专用夹具,以及专用于测定残余应力的应变花。


 总结:电阻应变计测量技术的改进途径 

①合理设计敏感栅的形状,研制性能更好的敏感栅和粘结剂,以提高测量精度和稳定性。②研制栅长较小、适应更高温度及有特殊用途的应变计。③研制数字化、自动化和微处理机或与计算机联用的实时在线处理的应变测量系统,以及多通道的应变遥测系统。④研究和提高测量技术,以便减少测量误差和扩大应变计的应用范围。


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