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残余应力检测仪 -- 工作原理与温度补偿

发布时间: 2016-05-10      浏览次数: 1716

惠斯通电桥由四个阻值接近的电阻组成。任何一个桥臂有阻值变化,信号端将输出差分电压 U:U= V(△ R 1 /R 1 - △ R 2 /R 2 + △ R 3 /R 3 - △ R 4 /R 4 )/4 ;V:桥压。

残余应力检测仪可以是一台集参数设置、应变采集、转换、显示、存储或打印于一体的独立仪器,也可以是由应变采集仪器与 PC 机组成的测试系统;其一般都有多个测量通道。每通道 4 个桥臂,构成一个电桥。测残余应力应变花的每个应变计接入一个通道,一个应变花须占用检测仪的 2-3 个通道或测点。

温度变化时,应变计敏感栅电阻率会变化,敏感栅与被测材料的线胀系数的不同也会导致应变计受拉伸或压缩,进而产生电阻变化率;这时,在没有应变情况下桥路将有输出,即出现温度效应。

残余应力时,打孔过程中被打孔的应变花将明显升温,长时间静置以消除打孔塑性误差时被测点也极有可能因环境而出现温度变化。为减少温度效应所致测试误差,各通道一般采用一个桥臂工作、一个桥臂补偿的所谓一对一补偿的接桥方式:即,测量用应变计 R1 接入一个桥臂;温度补偿用应变计 R2 接入另一个相邻桥臂,对R1 进行温度补偿;补偿应变计 R 2 贴在与被测物体一样的材料上,不受力,更不受打孔影响,但与 R1 有同样的温度变化,即有同样的温度输出。如多个应变计温度变化一致,则这些应变计所对应的通道可公用一个温度补偿计 R2 ,即,公共补偿方式。

一般,电阻 R 3 、R 4 在仪器内部,处于同一个温度场,△ R 3 /R 3 - △ R 4 /R 4 =0。通过相邻臂的阻值变化率相减,尤其是温度效应的相减(即温度补偿),电桥输出中只剩下由测量用应变计 R 1 因受力而产生的阻值变化率所导致的差分电压,即,U= V(△ R 1 /R 1 - △ R 2 /R 2 )/4 = V Kε 1 /4,即 ε 1 =4U/(VK)。可见,经正确组桥及温度补偿 后检测仪根据差分电压、桥压、应变计灵敏度,可以检测到应变计 R 1 纯由受力所致的其敏感栅方向的应变 ε1 。

检测仪根据被测点应变花所对应的 2-3 个通道的打孔应变释放,可按力学理论计算出残余应力。