KYOWA共和点焊式高温应变片KHC-20-120-G9的工作原理

KYOWA 共和点焊式高温应变片 KHC - 20 - 120 - G9 的工作原理核心是电阻应变效应,再结合点焊固定结构适配高温工况,搭配惠斯通电桥电路实现应变的精准测量,具体拆解如下:
  1. 核心原理:电阻应变效应

    该应变片的敏感栅采用镍铬系合金箔制成,这种金属材料遵循电阻应变效应 —— 当导体发生机械变形(拉伸或压缩)时,其电阻值会随之发生规律性变化。其电阻变化与形变的关联可通过公式\(R = \rho\frac{L}{A}\)(其中R为电阻,\(\rho\)为材料电阻率,L为导体长度,A为横截面积)解释。当被测构件受力产生应变时,会通过点焊固定的法兰传递给敏感栅:拉伸时敏感栅长度L增加、横截面积A减小,电阻值变大;压缩时则长度缩短、横截面积略增,电阻值变小,且电阻相对变化量\(\frac{\Delta R}{R}\)与构件应变\(\varepsilon\)呈正比,即\(\frac{\Delta R}{R}=K\varepsilon\)K为该应变片固定的灵敏系数,约 1.75)。

  2. 结构适配:点焊结构适配高温工况

    与普通粘贴式应变片不同,它采用点焊方式将法兰固定在被测件上,这种结构能避免高温下粘合剂失效的问题。其标称电阻为 120Ω,适配 11、13、16 三种不同线膨胀系数,可匹配铁、电路板、不锈钢等不同材质的被测构件,减少高温环境下构件与应变片因热膨胀差异产生的虚假应变,保障高温(最高静态 500℃、动态 550℃,与同系列 G8 型号一致)下应变传递的稳定性。

  3. 信号转换:惠斯通电桥实现精准测量

    应变带来的电阻变化极其微小,无法直接读取,需接入惠斯通电桥电路进行转换。实际测量时,通常将该应变片作为电桥的一个或多个桥臂,搭配标准电阻或补偿应变片组成电路。当应变片电阻R发生微小变化\(\Delta R\)时,会打破电桥原本的平衡状态,输出与电阻变化量成正比的电压信号\(e_0\)。后续通过放大器放大该微弱电压信号,再经应变仪处理后,就能将电压信号转换为直观的应变数值,最终实现对被测构件应变的精准量化,进而可通过胡克定律\(\sigma = E\varepsilon\)\(\sigma\)为应力,E为构件材料的纵弹性系数)推算出构件的应力情况。

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