什麼是應變計以及它是如何工作的?

應變片測量什麼?

在討論應變計時,首先要了解的是它們的測量內容。 應變計是一種傳感器,其測量的電阻隨應變的變化而變化。 應變是由施加的應力引起的材料變形或位移。 應力是施加到材料上的力除以材料的橫截面積。 稱重傳感器 旨在通過應變片所在的梁單元集中應力。 應變計將施加的力、壓力、扭矩等轉換為可測量的電信號。 力會引起應變,然後用應變儀通過電阻的變化來測量應變。 然後使用電壓測量收集 數據採集.

應變儀圖示例

 

如何測量應變?

現在應變測量的過程已經建立,使用應變計的下一步是獲取有用的數據。應變計必須連接到能夠準確響應與應變相關的電阻的微小變化的電路。 多個應變計可用於分橋電路中,以測量電阻的微小變化。 這稱為惠斯通電橋。 在惠斯通電橋配置中,在電路兩端施加激勵電壓,並在電橋中間的兩個點上測量輸出電壓。 當稱重傳感器上沒有負載作用時,惠斯通電橋處於平衡狀態,輸出電壓為零。 應變計下方材料的任何微小變化都會導致應變計隨著材料變形而電阻發生變化。 這會導致電橋失去平衡,從而導致輸出電壓發生變化。 如前所述,電阻變化很小,這意味著通常需要放大信號來正確確定變化。 放大過程加強了應變信號的變化; 然而,這也會導致在信號中檢測到更多不需要的噪聲。 信號調理過濾掉多餘的噪聲,確保數據準確易懂。 

惠斯通電橋應變計圖

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特色圖片由 克里斯蒂安訴 / CC BY.