電容應(yīng)變計分類

常用的電容應(yīng)變計有三種:弓形電容應(yīng)變計、平坂式電容應(yīng)變計、桿式電容應(yīng)變計。

在兩條曲率不同的鎳基合金弓形條之間，安裝一對電容極片，用點焊法將弓形條的兩端固定在試件上(圖 2)。它的工作溫度范圍為-269~+650℃，以空氣為介質(zhì)，介電常數(shù)不隨溫度變化，故工作穩(wěn)定，零點漂移極小。

在一個鎳絡(luò)合金的菱形框架上開出形梢，中部的槽中裝入四片不銹鋼電容極片，各極片之間以及極片與框架 之間用云母片隔開?？蚣艿膬蓪翘幯b有安裝耳片(圖3)?？捎命c焊或用高溫粘結(jié)劑將安裝耳片固定于試件表面，或在安裝耳片上沖出小孔，用火焰噴涂陶瓷材料進行固定。當試件產(chǎn)生應(yīng)力時，通過菱形框架使電容極片間的距離變動，電容就相應(yīng)變動。當應(yīng)變計受熱時，云母的介電常數(shù)變動，也會使電容發(fā)生變化，但可利用菱形框架和試件的膨脹系數(shù)的差異，使此效應(yīng)互相抵消，這種應(yīng)變計的工作溫度可達站954℃。

在一個安裝板的圓桿上裝一對圓筒形的內(nèi)電容極片，用陶瓷體使它和圓桿絕緣;在另一安裝板上裝一個環(huán)形 外電容極片，套在內(nèi)電容極片上，內(nèi)外電容極片應(yīng)保持同心，以空氣絕緣(圖4)。圓桿和試件的材料必須相同，以達到溫度補償?shù)男Ч?。此?nèi)外電容極片構(gòu)成差動電容器，試件上的應(yīng)變使得內(nèi)外電容極片交疊的面積變動而引起電容變化。電容的相對變化和應(yīng)變有線性關(guān)系。這種應(yīng)變計還可以反映應(yīng)變的方向(壓縮或拉伸)。它的最高工作溫度可達816℃。

電容應(yīng)變計的優(yōu)點是靈敏系數(shù)大(從十至一百)頻率響應(yīng)高，能在惡劣環(huán)境(如高溫、低溫、核輻射環(huán)境)工作，重復(fù)性好，穩(wěn)定性高。

輸出的阻抗高、信號小，故測量線路比較復(fù)雜;易受電纜的寄生電容所影響，故應(yīng)有良好的屏蔽和較高的絕緣電阻。電容應(yīng)變計還可以采取多路同時測量的方式，已研制出一百路同時工作的電容應(yīng)變計測量系統(tǒng)。

以平板電容器(圖1)為例，當不考慮邊緣電場的影響時，有:

式中C為電容為電容極片間介質(zhì)的介常數(shù);A為極片的面積;s為極片間的距離。

將電容應(yīng)變計安裝在構(gòu)件表面上，電容應(yīng)變計的電容相對變化△C/C與引起此變化的構(gòu)件表面在應(yīng)變計軸線方向的尺寸相對變化△l/l(即應(yīng)變量ε)之比，稱為電容應(yīng)變計的靈敏系數(shù)(K):

它表示電容應(yīng)變計輸出信號和輸入信號之間數(shù)量上的關(guān)系。

第1章 緒論

1.1 實驗固體力學電測技術(shù)的任務(wù)與概況

1.2 應(yīng)變電測與傳感技術(shù)的特點

1.3 應(yīng)變電測與傳感技術(shù)的各種應(yīng)用

第2章 應(yīng)變計

2.1 電阻應(yīng)變計的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

2.2 電阻應(yīng)變計的各項工作特性

2.3 電阻應(yīng)變計的類型

2.4 半導體應(yīng)變計

2.5 電容應(yīng)變計

第3章 傳感器

3.1 傳感器的一般特性

3.2 應(yīng)變詩式傳感器的基本原理與設(shè)計

3.3 各種應(yīng)變計式傳感器的構(gòu)造和特性

3.4 壓阻式傳感器

3.5 壓電式傳感器

3.6 電容式傳感器

3.7 電感式傳感器

第4章 測量電路

4.1 電橋測量電路

4.2 電容測量電路

4.3 電荷測量電路

第5章 測試儀器

5.1 應(yīng)變測量儀器種類和電阻應(yīng)變儀基本工作原理

5.2 電阻應(yīng)變儀的工作特性及其標準

5.3 數(shù)字應(yīng)變儀和應(yīng)變測量采集系統(tǒng)

第6章 靜動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測量技術(shù)

6.1 靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測量技術(shù)

6.2 動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測量技術(shù)

第7章 特殊條件下應(yīng)力測量技術(shù)

7.1 高低溫條件下應(yīng)力測量技術(shù)

7.2 高壓液下應(yīng)力測量技術(shù)

7.3 運動構(gòu)件應(yīng)力測量技術(shù)

7.4 殘余應(yīng)力測量技術(shù)

7.5 應(yīng)變電測方法在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用

第8章 數(shù)字信號處理技術(shù)

8.1 信號的描述及分類

8.2 數(shù)據(jù)的采集與預(yù)處理

8.3 數(shù)字信號處理技術(shù)

8.4 數(shù)字信號處理中的幾個重要問題

8.5 數(shù)字信號處理系統(tǒng)

8.6 數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用

附錄

Ⅰ 教學實驗項目

Ⅱ 習題

主要參考文獻