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传感器的发展 |
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应变电测与传感器技术的新发展
应变电测与传感器方法和技术，其测量系统包括三大部分：应变计、传感器和测试仪器都有新
发展，出现很多新产品。
2.1 新型特殊电阻应变计
应变计品种规格急剧增加，除常温用普通应变计外，出现多种特殊应变计新产品：例如高温600℃～
800℃密封焊接式应变计，高温 900℃动态应变计，防水应变计大应变应变计，低温-196℃～-269℃应
变计，复合材料专用应变计等，表 1 中列出主要产品。 各种应变计式传感器主要应变计式传感器品种规格增多，性能质量提高，除各种称重、测力、位移、压力、加速度传感器等外，还有超小型（直径?6.5mm，厚度 1mm）土压力计，倾斜计，
裂缝计，沉降计等。另外有一种新型应变传感器，其外形和弹性元件为变截面圆环形状外面有保护套，传感器实质上测量基长的变化，可反映该基长区的平均应它可快速安装在钢或混凝土表面上，并可多次重复装卸使用，其灵敏度比应变计高，配合应变测试仪器使用，还可进行无线遥测。汽车专用传感器有车轴 6 分量力传感器，车轮扭矩传感器，方向盘扭矩传感器和车轮定位传感器等，这些传感器配合专用测量分析仪使用。
2.2 新型数据采集仪器
1.多功能多通道（最高可达1000 通道）自动测量的数据采集仪，可测量应变、温度、直流电压
等多种物理量，可接多种类型传感器并有专用软件进行数据采集和各种处理，与微机组成自动测量
分析系统。有的数据采集分析系统可广泛采集各种参数除应变、温度、位移外，还有天气、气象等
可进行长期监测、数据处理、管理和控制等。
2.数字动态应变仪 接计算机有专用多功能采集分析软件组成动态数据采集和分析系统，这样
使结构等静、动载试验工作提高质量和效率，列出国外各种新型静、动态应变仪和数据采
集系统供选用。
3 . 某航空发动机导管动应力测试
由于发动机外部管路承担供油使命，导管受激振引起动应力与导管上下卡箍位置有关，用应变
计和动态应变仪监测可减小动应力，得到最大动应力频率为 600Hz 左右，调整卡箍位置可使动应力
较小。
4 。 发动机矢量喷管主要受力件载荷测量
轴对称矢量喷管通过喷管扩张段偏转改变发动机排气方向，为此要确定矢量喷口上如三角拉杆、
导轨等关键件在发动机各种工况下的工作载荷及其变化规律，采用应变电测技术测量其工作载荷。
在构件上粘贴四个应变计组成全桥，用电阻应变仪测量电桥输出，事先在试验机上进行标定，然后
在工况下实测构件工作载荷、为构件改进减重和可靠性设计提供了依据。
5 模拟返回舱结构在起吊和运输过程中应力测试
训练航天员用的复合材料及金属制成模拟返回舱，经有限元法设计计算制成后用应变计及数据
采集仪，动态应变仪等分别测量在起吊和运输过程中结构静、动态应力，经测量其应力很小，保证
结构强度和刚度。
6 航天发射塔架电缆摆杆水平杆应力测试
1.塔架电缆摆杆水平杆静应力测试
应力测点布置共 36 点，水平杆上部作用分布载荷 30kg/m，并在杆端部加 60kg载荷、测试端部
变形和桁架根部和靠近根部钢管处应力。
2.动应力试验
选择主管动态测点，水平杆上部使用 30kg/m分布荷载，并在杆端部作用 80kg重量冲击（上方
800mm高度自由下落）进行动应力测量，通过应力频谱分析得第一阶、第二阶固有频率。
3.7 机场道面工程应力测试
在机场道面工程实际问题中常常涉及到旧机场的翻修和在役机场的维护，通常的做法是先将旧
道面进行清理，将破损的道面或者地基有沉陷的地方开挖，然后填充适当的材料，再在上方铺设复
盖层，然而，有时会遇到紧急情况，为了考察仅在沉陷处辅设盖层方案，在盖层上粘贴应变计，用
动态应变仪测试盖层的动应力分布，为道面修复的实际应用提供一定的参考。
7. 兵器运输车应力测试
某兵器运输车车轴扭转和弯曲动应力测试，在车轴上分别布置多个应变花，在车辆行驶时用动
态应变仪测量扭转剪应变和弯曲应变等可计算车轴承受弯、扭应力的变化。
8.电力工程的应用
秦山二期稳压容器水压试验应变测试
秦山核电厂二期工程稳压容器封头和内壁用日本防水应变计和数字应变仪测量水压23MPa下应
力，应变。
山西某抽水蓄能电站钢岔管模型水压试验
钢岔管主管直径 1.4 米，支管直径 1 米，管由水压由钢岔管和围岩共同承担。试验在内水压作
用下进行各断面内外壁应力应变测量，内外壁用 TML WF 防水应变计：单向、双向、三向防水应
变计共 250多个，水压最高为 11.35MPa 经多次加卸压，历时 3个多月，得到满意的试验结果。
以上主要介绍应变电测与传感器技术的新发展：
1、各种新型特殊电阻应变计：高温 600℃～800℃密
封焊接式应变计，900℃粘贴式动态应变计，低温-196～-269℃电阻应变计，防水应变计。大应变 15%-30%
电阻应变计等。
2、新型应变计式传感器：土木机械用力传感器，钢筋计，土压力计，扭矩传感器，六分力传
感器，另有应变传感器可安装在结构上测量应变，可重复使用，配合应变测试仪器使用，还可进行无线遥测。
3、新型数据采集仪器：高速静态数据采集仪，最多达1000通道，可测应变，温度，应变式传感器，直流电
压等，精度 0.05%，采集速度每通道 0.04 秒，多通道总计 0.4 秒采集完成；小型多通道动态应变和温度记录
仪，最多有80通道，其中应变最多达64通道，其余为热电偶，电压测量通道；超动态电阻应变仪频响可达
200-500KHz。另有数据采集和分析软件可快速分析处理数据。其他介绍，近年来航空发动机及各部件动应力
测试，机场道面工程应力测试，航天返回舱静动应力测试，航天发射塔架应力测试，兵器运输车应力测试，
电力工程各种结构应力测试等若干应用实例。 自 20 世纪 30 年代电阻应变计问世以来，应变电测方法和技术作为实验力学的重要组成部分经历了长期的发展，逐步广泛应用于各种工程工程结构的应力分析，制成各种传感器推广应用于各个
领域。近十多年来应变电测与电传感器技术得到很大的发展，并更广泛应用于各种工程和领域。
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