应变片作为测力传感器的核心部件,其性能优劣直接决定传感器测量的准确性与可靠性。可从静态特性、动态特性、环境适应性和稳定性等多个维度对其性能进行判断,下面力准将为您详细介绍:
静态特性
电阻值准确性
检测方法:使用高精度万用表,在无外力作用下,测量应变片的电阻值,与产品标称电阻值进行对比。如标称电阻为 120Ω 的应变片,测量值与 120Ω 的偏差在规定误差范围内,通常为 ±0.1% 至 ±1%,则电阻值准确。
参考标准:工业级应变片阻值偏差通常在 ±1% 以内,实验室高精度应变片阻值偏差要求更高,可达 ±0.1%。
灵敏系数准确性
检测方法:将应变片粘贴在标准试件上,对试件施加已知大小的应力,通过测量应变片电阻变化,计算灵敏系数,与产品说明书给出的灵敏系数对比。
参考标准:优质应变片灵敏系数误差应在 ±1% 至 ±2% 之间。
线性度
检测方法:在应变片测量范围内,施加不同等级的应力,记录电阻变化与所受应力的关系。绘制两者关系曲线,计算实际曲线与理想直线之间的最大偏差,以满量程输出的百分比表示线性度误差。
参考标准:高精度应变片线性度误差可控制在 ±0.1% FS 以内,普通应变片线性度误差在 ±0.5% FS 至 ±1% FS。
动态特性
响应时间
检测方法:对粘贴有应变片的试件施加快速变化的动态载荷,用高速数据采集系统记录应变片输出信号,从施加载荷到应变片输出信号达到稳定值的 90% 所需时间,即为响应时间。
参考标准:响应时间与应变片结构和材料有关,高频动态测量场景下,应变片响应时间应在毫秒甚至微秒级。
固有频率
检测方法:通过模态分析方法,对粘贴应变片的试件进行激励,测量应变片的固有频率。
参考标准:在测量动态载荷时,应变片固有频率应远高于被测信号的最高频率,一般要求固有频率至少是被测信号最高频率的 3 到 5 倍。
环境适应性
温度稳定性
检测方法:将应变片置于高低温试验箱中,在不同温度下测量其电阻值和灵敏系数,观察变化情况。
参考标准:在温度变化较大的环境中,应变片电阻温度系数和灵敏系数温度系数应较小,以保证测量精度。
湿度稳定性
检测方法:将应变片放置在湿度试验箱中,保持一定湿度和时间,观察其性能变化,如电阻值漂移、绝缘电阻下降等。
参考标准:优质应变片在高湿度环境下,绝缘电阻应保持在较高水平,如大于 100MΩ,电阻值漂移在可接受范围内。
稳定性
零点漂移
检测方法:应变片粘贴到试件上,经过一段时间稳定后,在无载荷情况下,持续测量应变片输出,记录随时间的变化。
参考标准:零点漂移以单位时间内输出变化量表示,在长时间测量中,零点漂移应尽可能小。
疲劳寿命
检测方法:对粘贴应变片的试件施加周期性载荷,记录应变片从开始工作到失效的循环次数。
参考标准:对于需长期承受动态载荷的应用,应变片应具有较高的疲劳寿命,如达到 10⁶次以上的循环加载。