·1648 工程科学学报，第37卷，第12期 2.3 2.2 ·实测值 2.1 一拟合曲线 2.0 1.9 1.8 1.7 300 40050060070080090010001100 图6应变测量实验图 温度K Fig.6 Picture of the strain measurement experiment 图8不同温度下灵敏度系数及拟合曲线 Fig.8 Sensitivity coefficients at different temperatures and fitting 3.1灵敏度参数 curve 灵敏度系数是指安装在被测试件上的应变片， 据该曲线对测量数据的灵敏度进行补偿，如式(9) 在其轴向受到单向应力时引起的电阻相对变化，与 所示： 由此单向应力引起的试件表面轴向应变之比，以K, 表示： = (9) k-/兴-0/e (6) 3.2热输出参数 应变片是利用应变电阻效应测量应变的，当环境 式中，△L/L为试件表面上的轴向应变，△R/R为由△L/ 温度变化时，固定在构件上的应变片也会感受到温度 L所引起的电阻的相对变化.随着环境温度的升高或 的改变而产生电阻的变化，即为应变片的温度效应，用 降低，应变栅材料的灵敏系数、基底和粘接剂的弹性模 热输出应变这一工作特性度量该效应.应变片的热输 量和泊松比的变化不可忽略，应变片的灵敏系数也随 出应变不仅与电阻温度系数和敏感栅材料的热膨胀系 之变化.因此在高温测量时，也必须进行应变片的灵 数有关，还与试件材料的热膨胀系数有关 敏系数标定和修正9-@ 测量应变片热输出应变时，待测量环境温度稳定 根据式(6)可知，设定不同的灵敏度系数，会得到 15min后开始测量，同时记录温度与指示应变值，直至 不同的指示应变，可化为 最高温度.对多组应变片的热输出应变数据进行拟 Ki8o=K.e., (7) 合，得到一条热输出应变随温度变化曲线，如图9所示 KT=K.8./So. (8) 式中，￡.为加载某一载荷时应变仪输出应变值.启动 4r e=-1.51×10-1Tr+3.41×101o7-2.47x10-77P+ 6.615×10-T-5.627×10- 加热装置，当标定装置内温度稳定后对标定梁加载，使 2 其产生10-3的应变，待稳定1min后记录千分表读数w 实测值 和应变仪输出应变￡，通过式(8)计算得到应变片的 -拟合曲线 灵敏系数K,计算得到应变片的灵敏系数K,采集系 3004005006007008009001000 统记录这一加载、卸载过程的数据见图7 温度K 图9不同温度下热输出应变数据及拟合曲线 -0I Fig.9 Strain data at different temperatures and fitting curve 自制应变片热输出应变值随温度有非常明显的变 106750 171550 化，呈现先负后正的变化规律，在高温下测量时可根据 时间/ms 测量温度减掉对应的热输出应变值，如式(10)所示. 图7采集系统信号图 8=8'-Eu (10) Fig.7 Signal figure of the acquisition system 3.3零漂参数 采用上述方法对美国HPI公司PAS660H型号应 电阻应变片的零漂是指应变片粘贴在试件表面 变片进行标定，得到其常温灵敏度系数为2.25，与该 后，在试件无载荷下，并在恒定温度的环境中，指示应 型号应变片给定的灵敏度系数2.32相差3.0%，证明 变随时间而变化的特性参数，零漂的影响因素主要包 本文标定方法的正确性与标定结果的精确性 括应变片自身质量、安装工艺、外界影响等 对多组自制应变片的灵敏度系数进行标定并拟 在标定时待测量环境温度稳定后，不施加机械载 合，得到灵敏度系数随温度变化曲线，如图8所示 荷直接进行数据采集，每隔l0min记录一次数据，总共 自制高温应变片灵敏度系数随温度升高逐渐降 记录1h,将每次应变记录值与第一次应变记录值作 低，这一规律符合高温应变片灵敏度变化趋势圆.当 差，作为该温度该时间下的零漂值.对多组应变片零 温度达到1073K时，灵敏度系数仍有1.75左右.可根 漂特性进行标定，得到零漂随温度与时间的变化规律，工程科学学报，第 37 卷，第 12 期 图 6 应变测量实验图 Fig． 6 Picture of the strain measurement experiment 3. 1 灵敏度参数 灵敏度系数是指安装在被测试件 上 的 应 变 片， 在其轴向受到单向应力时引起的电阻相对变化，与 由此单向应力引起的试件表面轴向应变之比，以 KT 表示: KT = ΔＲ Ｒ ΔL L = ΔＲ Ｒ ε． ( 6) 式中，ΔL /L 为试件表面上的轴向应变，ΔＲ /Ｒ 为由 ΔL / L 所引起的电阻的相对变化． 随着环境温度的升高或 降低，应变栅材料的灵敏系数、基底和粘接剂的弹性模 量和泊松比的变化不可忽略，应变片的灵敏系数也随 之变化． 因此在高温测量时，也必须进行应变片的灵 敏系数标定和修正［9--10］． 根据式( 6) 可知，设定不同的灵敏度系数，会得到 不同的指示应变，可化为 KT ε0 = Ksεs， ( 7) KT = Ksεs /ε0 ． ( 8) 式中，εs 为加载某一载荷时应变仪输出应变值． 启动 加热装置，当标定装置内温度稳定后对标定梁加载，使 其产生 10 － 3的应变，待稳定 1 min 后记录千分表读数 ω 和应变仪输出应变 εs，通过式( 8) 计算得到应变片的 灵敏系数 KT，计算得到应变片的灵敏系数 KT，采集系 统记录这一加载、卸载过程的数据见图 7． 图 7 采集系统信号图 Fig． 7 Signal figure of the acquisition system 采用上述方法对美国 HPI 公司 PAS660H 型号应 变片进行标定，得到其常温灵敏度系数为 2. 25，与该 型号应变片给定的灵敏度系数 2. 32 相差 3. 0% ，证明 本文标定方法的正确性与标定结果的精确性． 对多组自制应变片的灵敏度系数进行标定并拟 合，得到灵敏度系数随温度变化曲线，如图 8 所示． 自制高温应变片灵敏度系数随温度升高逐渐降 低，这一规律符合高温应变片灵敏度变化趋势［8］． 当 温度达到 1073 K 时，灵敏度系数仍有 1. 75 左右． 可根 图 8 不同温度下灵敏度系数及拟合曲线 Fig． 8 Sensitivity coefficients at different temperatures and fitting curve 据该曲线 对 测 量 数 据 的 灵 敏 度 进 行 补 偿，如 式( 9) 所示: ε = ε' KT Ks ． ( 9) 3. 2 热输出参数 应变片是利用应变电阻效应测量应变的，当环境 温度变化时，固定在构件上的应变片也会感受到温度 的改变而产生电阻的变化，即为应变片的温度效应，用 热输出应变这一工作特性度量该效应． 应变片的热输 出应变不仅与电阻温度系数和敏感栅材料的热膨胀系 数有关，还与试件材料的热膨胀系数有关． 测量应变片热输出应变时，待测量环境温度稳定 15 min 后开始测量，同时记录温度与指示应变值，直至 最高温度． 对多组应变片的热输出应变数据进行拟 合，得到一条热输出应变随温度变化曲线，如图9 所示． 图 9 不同温度下热输出应变数据及拟合曲线 Fig． 9 Strain data at different temperatures and fitting curve 自制应变片热输出应变值随温度有非常明显的变 化，呈现先负后正的变化规律，在高温下测量时可根据 测量温度减掉对应的热输出应变值，如式( 10) 所示． ε = ε' － εto ． ( 10) 3. 3 零漂参数 电阻应变片的零漂是指应变片粘贴在试件表面 后，在试件无载荷下，并在恒定温度的环境中，指示应 变随时间而变化的特性参数，零漂的影响因素主要包 括应变片自身质量、安装工艺、外界影响等． 在标定时待测量环境温度稳定后，不施加机械载 荷直接进行数据采集，每隔 10 min 记录一次数据，总共 记录 1 h，将每次应变记录值与第一次应变记录值作 差，作为该温度该时间下的零漂值． 对多组应变片零 漂特性进行标定，得到零漂随温度与时间的变化规律， · 8461 ·