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电容应变计是一种能将构件的尺、寸变化转换成电容变化的变换器。它的主要元件电容极片,可制成平板形或圆柱形。多用于发电广的管道、设备或核能设备的长期高温应变测量,监视裂纹的形成和发展,以及对航空构件材料进行高温性能测试。
电容应变计的优点是灵敏系数大(从十至一百)频率响应高,能在恶劣环境(如高温、低温、核辐射环境)工作,重复性好,稳定性高。
输出的阻抗高、信号小,故测量线路比较复杂;易受电缆的寄生电容所影响,故应有良好的屏蔽和较高的绝缘电阻。电容应变计还可以采取多路同时测量的方式,已研制出一百路同时工作的电容应变计测量系统。
常用的电容应变计有三种:弓形电容应变计、平坂式电容应变计、杆式电容应变计。
在两条曲率不同的镍基合金弓形条之间,安装一对电容极片,用点焊法将弓形条的两端固定在试件上(图 2)。它的工作温度范围为-269~+650℃,以空气为介质,介电常数不随温度变化,故工作稳定,零点漂移极小。
在一个镍络合金的菱形框架上开出形梢,中部的槽中装入四片不锈钢电容极片,各极片之间以及极片与框架 之间用云母片隔开。框架的两对角处装有安装耳片(图3)。可用点焊或用高温粘结剂将安装耳片固定于试件表面,或在安装耳片上冲出小孔,用火焰喷涂陶瓷材料进行固定。当试件产生应力时,通过菱形框架使电容极片间的距离变动,电容就相应变动。当应变计受热时,云母的介电常数变动,也会使电容发生变化,但可利用菱形框架和试件的膨胀系数的差异,使此效应互相抵消,这种应变计的工作温度可达站954℃。
在一个安装板的圆杆上装一对圆筒形的内电容极片,用陶瓷体使它和圆杆绝缘;在另一安装板上装一个环形 外电容极片,套在内电容极片上,内外电容极片应保持同心,以空气绝缘(图4)。圆杆和试件的材料必须相同,以达到温度补偿的效果。此内外电容极片构成差动电容器,试件上的应变使得内外电容极片交叠的面积变动而引起电容变化。电容的相对变化和应变有线性关系。这种应变计还可以反映应变的方向(压缩或拉伸)。它的最高工作温度可达816℃。
以平板电容器(图1)为例,当不考虑边缘电场的影响时,有:
式中C为电容为电容极片间介质的介常数;A为极片的面积;s为极片间的距离。
将电容应变计安装在构件表面上,电容应变计的电容相对变化△C/C与引起此变化的构件表面在应变计轴线方向的尺寸相对变化△l/l(即应变量ε)之比,称为电容应变计的灵敏系数(K):
它表示电容应变计输出信号和输入信号之间数量上的关系。
将应变片贴在被测定物上,使其随着被测定物的应变一起伸缩,这样里面的金属箔材就随着应变伸长或 应变片原量缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。应变片就是应用这个原理,通过测量电阻的变化而...
准确的说,是测量应变,应变片粘贴在结构上,会随着结构一起变形,与结构的变形是一致的,即应变片的应变就是结构的应变。而应变片的应变可根据应变片的电阻变化换算出来。通过半桥或全桥接法,利用应变仪可以读出应...
应力计:若测试元件比原系统刚硬很多,则外力绝大部分由测试元件承担;k<<K应变计:若测试元件比原系统柔软很多,则测试元件对原系统的受力和变形影响很小;K<<kk系统刚度,K测试...
施工期应变计组监测资料分析
分析混凝土应力应变监测资料,可以有效地了解相应结构物的受力性态及其安全状况。利用某水电站工程厂房坝段安装的五向应变计组施工期监测资料,基于MATLAB计算及绘图程序,运用变形法计算混凝土的应力,综合分析厂房坝段设计监测断面混凝土的应力状况。
埋入式混凝土应变计-砼应变监测传感器
埋入式混凝土应变计 产品型号 :YT-ZX-0200 系列 简介: 用于各种混凝土结构内部的应变测量。埋设 时将应变计按需测量方向轻绑在结构钢筋上(埋 入式钢梁应变计固定在被测钢梁上) ,然后灌入混 凝土。适用于桥梁、隧道、大坝、建筑、各种混 凝土桩的应变监测。 埋入式混凝土应变计根据张力弦原理制造,使用频率作为输出信号,抗干扰能力强, 远距离输送产生的误差极小;并且内置温度传感器,对外界温度影响产生的变化进行温度 修正;每个传感器内部有计算芯片,自动对测量数据进行换算而直接输出物理量,减少人 工换算的失误和误差; 全部元器件进行严格测试和老化筛选, 尤其是高低温应力消除试验, 增强弦的稳定性和可靠性;另有三防处理,保证在长期恶劣环境中高成活率的问题。 主要技术指标 : 型号 量程 分辨率 温度范围 长( mm) YT-ZX-0213 3000 με 1με 130 YT-ZX-021
第1章 绪论
1.1 实验固体力学电测技术的任务与概况
1.2 应变电测与传感技术的特点
1.3 应变电测与传感技术的各种应用
第2章 应变计
2.1 电阻应变计的基本结构和工作原理
2.2 电阻应变计的各项工作特性
2.3 电阻应变计的类型
2.4 半导体应变计
2.5 电容应变计
第3章 传感器
3.1 传感器的一般特性
3.2 应变诗式传感器的基本原理与设计
3.3 各种应变计式传感器的构造和特性
3.4 压阻式传感器
3.5 压电式传感器
3.6 电容式传感器
3.7 电感式传感器
第4章 测量电路
4.1 电桥测量电路
4.2 电容测量电路
4.3 电荷测量电路
第5章 测试仪器
5.1 应变测量仪器种类和电阻应变仪基本工作原理
5.2 电阻应变仪的工作特性及其标准
5.3 数字应变仪和应变测量采集系统
第6章 静动态应力应变测量技术
6.1 静态应力应变测量技术
6.2 动态应力应变测量技术
第7章 特殊条件下应力测量技术
7.1 高低温条件下应力测量技术
7.2 高压液下应力测量技术
7.3 运动构件应力测量技术
7.4 残余应力测量技术
7.5 应变电测方法在其他领域中的应用
第8章 数字信号处理技术
8.1 信号的描述及分类
8.2 数据的采集与预处理
8.3 数字信号处理技术
8.4 数字信号处理中的几个重要问题
8.5 数字信号处理系统
8.6 数字信号处理技术的应用
附录
Ⅰ 教学实验项目
Ⅱ 习题
主要参考文献