福建全场非接触式应变与运动测量系统

    金属应变计是一种用于测量物体应变的装置，其实际应变计因子可以从传感器制造商或相关文档中获取，通常约为2。由于应变测量通常很小，只有几个毫应变（10⁻³），因此需要精确测量电阻的微小变化。例如，当测试样本的实际应变为500毫应变时，应变计因子为2的应变计可以检测到电阻变化为2(50010⁻⁶)=。对于120Ω的应变计，变化值只为Ω。为了测量如此小的电阻变化，应变计采用基于惠斯通电桥的配置概念。惠斯通电桥由四个相互连接的电阻臂和激励电压VEX组成。当应变计与被测物体一起安装在电桥的一个臂上时，应变计的电阻值会随着应变的变化而发生微小的变化。这个微小的变化会导致电桥的电压输出发生变化，从而可以通过测量输出电压的变化来计算应变的大小。除了传统的应变测量方法外，光学非接触应变测量技术也越来越受到关注。这种技术利用光学原理来测量材料的应变，具有非接触、高精度和高灵敏度等优点。它能够通常使用光纤光栅传感器或激光干涉仪等设备来测量材料表面的位移或形变，从而间接计算出应变的大小。这种新兴的测量技术为应变测量带来了新的可能性，并在许多领域中得到了普遍应用。 光学非接触应变测量技术通常具有纳米级别的测量精度，能够满足高精度测量的需求。福建全场非接触式应变与运动测量系统

    安装应变计需要花费大量时间和资源，而不同电桥配置之间差别也很大。粘贴式应变计数量、电线数量以及安装位置都会影响到安装所需的工作量。一些电桥配置甚至要求应变计安装在结构的反面，这种要求难度很大，甚至无法实现。1/4桥类型I单需安装一个应变计和2根或3根电线，因而是比较简单的配置类型。应变测量十分复杂，多种因素会影响测量效果。因此，要得到可靠的测量结果，就需要恰当地选择和使用电桥、信号调理、连线以及DAQ组件。例如，没有应变时，应变计应用引起的电阻容差和应变会生成一定量的初始偏置电压。同样，长导线会增加电桥臂的电阻，从而增加了偏置误差并且使电桥输出敏感性降低。 上海全场三维非接触式应变测量系统在汽车工程领域，光学非接触测量可以用于测量汽车零部件在受力情况下的应变分布，优化汽车设计。

    刻写在光纤上的光栅传感器自身抗剪能力很差，在应变测量的应用中，需要根据实际需要开发相应的封装来适应不同的基体结构，通常采用直接埋入式、封装后表贴式、直接表贴等方式。埋入式一般是将光纤光栅用金属或其他材料封装成传感器后，将其预埋进混凝土等结构中进行应变测量，如桥梁、楼宇、大坝等。但在已有的结构上进行监测只能进行表贴，如现役飞机的载荷谱监测等。无论是哪种封装形式，由于材料的弹性模量以及粘帖工艺的不同，在应变传递过程必将造成应变传递损耗，光纤光栅所测得的的应变与基体实际应变不一致。

    应变测量有多种方法，比较常见的是使用应变计。应变计的电阻与设备的应变存在比例关系；比较常用的应变计是粘贴式金属应变计。金属应变计是由细金属丝，或者更为常见的是由按栅格排列的金属箔组成的。格网状可以对并行方向中应变的金属丝/金属箔量进行比较大化。格网能与一个被称作基底的薄背板相连，基底直接连接至测试样本。因此，测试样本所受的应变直接传输到应变计，引起电阻的线性变化。应变计的基础参数是其对应变的灵敏度，在数量上表示为应变计因子(GF)。GF是电阻变化与长度变化或应变的比值。 在汽车制造中，刚学非接触应变测量技术可用于检测轮胎、发动机、车身和底盘等关键部位的应变变化。

   振弦式应变测量传感器的研究起源于20世纪30年代，其工作原理如下：钢弦在一定的张力作用下具有固定的自振频率，当张力发生变化时其自振频率也会随之发生改变。当结构产生应变时，安装在其上的振弦式传感器内的钢弦张力发生变化，导致其自振频率发生变化。通过测试钢弦振动频率的变化值，能够计算得出测点的应力变化值。振弦式应变测量传感器的特点是具有较强的抗干扰能力，在进行远距离输送时信号失真非常小，测量值不受导线电阻变化以及温度变化的影响，传感器结构相对简单、制作与安装的过程比较方便。数字图像相关技术（Digital Image Correlation，DIC）是一种非接触式现代光学测量实验技术。上海全场三维非接触式应变测量系统

DIC方法具有全场测量、高灵敏度、高精度等优点，特别适用于复杂结构和生物力学测试等领域。福建全场非接触式应变与运动测量系统

    光学非接触应变测量技术是一种通过光学原理来测量物体表面应变的方法。它可以实时、精确测量材料的应变分布，无需直接接触被测物体，避免了传统接触式应变测量中可能引入的干扰和破坏。该技术的原理主要基于光学干涉原理和光栅衍射原理。通过使用激光光源照射在被测物体表面，光线会发生干涉或衍射现象。当被测物体受到应变时，其表面形状和光程会发生变化，从而导致干涉或衍射图样的变化。通过分析这些变化，可以推导出被测物体表面的应变分布情况。光学非接触应变测量技术在工程领域有广泛的应用。它可以用于材料力学性能的研究、结构变形的监测、应力分布的分析等。例如，在航空航天领域，可以利用该技术来评估飞机机翼的应变分布情况，以确保其结构的安全性和可靠性。在材料科学研究中，该技术可以用于研究材料的力学性能和变形行为，为材料设计和优化提供重要的参考。总之，光学非接触应变测量技术通过光学原理实现对物体表面应变的测量，具有非接触、实时、精确等特点。 福建全场非接触式应变与运动测量系统