非常小的微应变，测量时应该用那种材料应变片，为什么_百度知道
非常小的微应变，测量时应该用那种材料应变片，为什么
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（1）只能测量构件的表面应变。 单枚应变片一般用于测量单轴应变， 应变花用于测量平面应力状态。 （2）一个应变片只能测构件表面一个点沿某个方向的应变、20、30mm。更多私信我、高速旋转、强磁场等环境测量、
应变片测量优缺点
（1）测量灵敏度和精度高。其最小应变读数为 1με（微应变;45度的三轴应变花。用于印刷电路板测试的箔式应变片栅长度宜选用0.2、1mm。木材。空间较窄的应变片测量和碰撞应力等快速状态下的应变片测量宜选用栅长为0.12~1mm的应变片。 （5）测量过程中输出电信号，可制成各种传感器，350~1000Ω的应变片用于制作应变型传感器， 三轴和四轴应变花则用于主应力方向未知的场合。 60Ω的应变片常用于弯曲校正（两枚应变片位于同一桥臂上），120Ω的应变片用于一般应力测量、70、80、粘贴空间、曲率半径四、
应变片的选型
实际应用时，选择应变片应从测试环境、应变的性质、应变变化梯度、测量精度和应变片自身特点等方面去加以考虑。测试的环境主要考虑温度、温度和电磁场等。应变的性质分为静应变和动应变，但同样也有缺点。 （2）测量范围广。用于复合材料强度测试的箔式应变片敏感栅长度宜选用2。还有专门用于测量残余应力、大变形和测量螺栓轴力的专用应变片。 用于混凝土应变测试的应变片要求敏感栅长度较长，1με=1×10-6ε）在常温测量时精度可达 1~2%、5mm。 材料泊松比的测量宜选用正交的双轴应变花。 应力分析宜选用0/90&#47。
五.1 毫米，安装方便，静态应变测量选择横向效应较小的应变片；动态应变测量选择疲劳寿命强的应变片。 对于应变场均匀变化的被测对象， 对应变片栅长没有特殊要求，可选栅长长的应变片，易于粘贴。最小的应变片栅长可短到 0。 二轴90 应变花用于主应力方向已知的场合.15~2mm的单或双轴5片型应变片。如高、低温、玻璃的应变测量宜选用栅长为5mm的应变片。一般金属，而不能测构件的内部应变，而不能进行全域性测量。 注意：应变片的测量值反映的是敏感栅下所覆盖面积的平均值、霉斑、锈点等缺陷，阻值在120±2Ω以内，具有自补偿的应变片。应变片的热膨胀系数如6 页表中所示，可以从中选择适用于被测物的自补偿应变片。 根据被测对象的不同选择不同的应变片，如线型片敏感栅长度宜用60；箔式片的敏感栅长度宜用10。 虽然应变测量具有上述优点，不会影响构件的应力状态。 （6）可在各种复杂环境下测量、120mm，重量轻。可测 1~20000με。 （3）频率响应好。可以测量从静态到数十万赫的动态应变。 （4）应变片尺寸小、丙烯的应变测量宜选用栅长为1~6mm的应变片。应力集中测试宜用栅长为0；对于应变梯度变化大的测点，可选用栅长较小的应变片。可用的粘贴空间也影响着应变片的选择，特别是窄小空间宜选用栅长小的应变片。选择的应变片应无气泡
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1、数字滤波
数字滤波是波形分析处理的重要手段之一，是对采集的原始信号进行加工处理，将测试信号中无用的或次要成分的波滤除掉，使波形更容易分析判断。在实际工作中，多采用低通滤波。而低通滤波频率上限的选择尤为重要，选择过低，容易掩盖浅层缺陷；选择过高，起不到滤波的作用。
在实测速度波形中，经常会出现表面波、剪切波在桩顶面来回反射、耦合形成的高频干扰，高频干扰信号的能量大且持续时间长，对缺陷反射及桩底反射都有强烈的掩盖作用，直接影响桩身完整性的判别。常常采用数字滤波去除与桩身质量无关的干扰频率，增大有效频率成分，以便波形能真实反映桩身完整性情况。如滤波参数选择合适，滤波后的信号将非常有利于对缺陷信号的识别。
基桩检测中常用的加速度传感器的上限频率过宽，激振时引发的多种高频干扰也一并被接收，而速度传感器采集的波形经常呈指数衰减振荡曲线，严重影响对桩身质量的判断，这时数字滤波就显得尤为重要。
基桩检测中，在确定数字滤波上、下限频率之前，最好将原始信号进行全频段的频谱分析，有目的地选择滤波参数。一般情况下，合理选择数字滤波的高频截止频率可以滤掉不需要的或干扰较严重的高频部分。
通常，采用加速度传感器时，可选择不小于2000Hz的低通滤波对积分后的速度信号进行处理；采用速度传感器时，可选择不小于1000Hz的低通滤波对速度信号进行处理。
下面是在一模型桩上进行的用加速度计采集的波形：
滤波前：从波形上看，桩头和桩底之间高频干扰信号较多，不利于对缺陷的判断。
滤波后：对上面原始信号进行了2400Hz滤波后的波形。从波形上看，桩头和桩底之间高频干扰信号明显滤除，有利于对缺陷的判断。
2、指数放大
在现场信号采集过程中，桩底反射信号不明显的情况经常发生，这时指数放大是非常有用的一种功能。它可以确保在桩头信号不削波的情况下，使桩底部信号得以清晰地显现出来；是提高桩中下部和桩底信号识别能力的有效手段。指数放大一般以2~30倍能识别桩底反射信号为宜。但有时指数放得太大，会使波形失真，过分突出了桩深部的缺陷，也会使测试信号明显不归零，影响桩身质量的分析判断。如果结合原始波形，适当地对波形进行指数放大，作为显示深部缺陷和桩底的一种手段，它还是一种非常有用的功能。
指数放大的倍数取决于桩长及桩周介质，桩越长，放大倍数应取得越高。桩周介质越坚硬（淤泥→粉土→砂土→岩石），对敲击产生的波场的扩散作用越明显，指数放大倍数也应设定得越大。指数放大倍数不宜太大，过分放大会造成尾部波形变形，误判桩底反射。
利用加速度计积分获得的速度信号，由于传感器特性和土阻力方面的原因，可能自某一点开始出现线性漂移，以至于波形负向成分较多，不够美观，尾部不归零。此时，旋转曲线的意义就十分重要了，利用它可以将曲线自某一点开始增加或减少一偏移加速度，对其进行修正。
4、叠加平均
在基桩动测中，随机干扰信号主要来源于：仪器自身的噪声、自然环境中的随机扰动、锤击桩头时锤击瞬间因桩介质密度的非均匀性而产生的杂波。由于随机信号的频率、相位、幅值没有规律性，在相同条件下，多次进行信号采样，其随机干扰波是服从一定的统计规律的。即在相同条件下进行无限次采样时，其随机信号的算术平均值趋于零。因此，叠加平均是消除随机噪声，提高信噪比的有效手段。
真实信号的采集是反射波法成功与否的关键一步，应确保在现场采集到高质量的信号。检测时应注意对现场环境的要求。周围有打桩作业、破桩头或重型卡车通过、焊接作业等强烈干扰时应停止检测。
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南京理工大学
硕士学位论文
光纤Bragg光栅瞬态应变信号检测技术研究
姓名：周琳
申请学位级别：硕士
专业：光学工程
指导教师：朱日宏
光纤Bragg光栅瞬态应变信号检测技术研究
发射轨道产生的动态应变信号是～种瞬态的应力波，广泛存在于机械系统中，对其
检测可以对发射轨道系统进行检测和分析以及优化部件的设计。传统检测应力波的方法
是电测法即运用电偶应变片进行测量，但该方法容易受到电磁干扰，而且由于应变片的
寿命短，每次更换应变片时都要对系统重新调整，并且不易组建测量网络。部分高速发
射系统更是在几个毫秒内发生急剧应力变化，有些甚至能达到几千微应变，这些测试需
求都是传统方法不能满足的。光纤光栅传感器作为一种新型的光无源器件应运而生，但
将光纤Bragg光栅运用于动态应变信号的传感检测在国内目前尚属探索性研究。
论文主要了解了光纤光栅传感器的工作原理，熟练掌握了光纤Bragg光栅的应变传
感原理，较为详细地介绍了目前国内外的应用现状，研究了各类动态应变信号检测方法
的特点，比较个中优劣差异。在此基础上设计了非平衡M．Z干涉技术结合三步移相算
法的光纤Bragg光栅瞬态应变信号检测系统。文中详细介绍了该系统的设计原理，分析
了系统各部件的特性并进行优化选择。讨论了三种不同方案，并最终采用最优选择，在
自行搭建的实验平台上进行关于光纤Bragg光栅瞬态应变信号检测系统的标定实验。利
用Matlab对实验所采集的数据进行规一化处理，然后采用三步移相法解算相位信息并
对其进行周期解包，继而采用多项式方法进行数据拟合，完成对系统应变参数的标定。
最后，在实际高速发射轨道上进行了实时实验，利用高速数据采集系统和相关软件采集
并分析实验数据，结果表明系统达到了设计目标。
关键词：光纤Bragg光栅，干涉解调，瞬态应变
Strainisakindof
stresswavewhich
thelattach
engenderedby
mechanical
canbemonitored
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* 压阻式压力传感器的特点: (1)灵敏度高，频率响应高； (2)测量范围宽，可测低至10Pa的微压到高至60MPa的
(3)精度高，工作可靠，其精度可达±0.2％～0.02％；
(4)易于微小型化，目前国内生产出直径φ1.8～2mm的压阻式压力传感器。 * 4.压电式压力传感器
压电效应：某些电介质，沿某一个方向受力而发生机械变形时，其内部将发生极化现象，在其表面会产生电荷。当外力撤去后，又会重新回到不带电的状态。 常用的压电材料有压电晶体(如石英晶体)和压电陶瓷(如钛酸钡)两大类。 压电式压力传感器是利用压电材料的压电效应将被测压力转换为电信号。
* 由压电材料制成的压电元件受到压力作用时，产生的电荷量与作用力之间呈线性关系。即
式中，Q为电荷量，k为压电常数，p为压力。 * 压电元件夹于两个弹性膜片之间，压电元件的一个侧面与膜片接触并接地，另一侧面通过引线将电荷量引出。
被测压力均匀作用在膜片上，使压电元件受力而产生电荷。 电荷量一般用电荷放大器或电压放大器放大。
图3-11压电式压力传感器 * 压电式压力传感器特点: (1)体积小，结构简单，工作可靠； (2)测量范围宽，可测100MPa以下的压力； (3)测量精度较高； (4)频率响应高，可达30KHz，是动态压力检测中常用的传感器，但由于压电元件存在电荷泄漏，故不适宜测量缓慢变化的压力和静态压力。 * 5.电容式压力传感器
电容式压力传感器采用变电容测量原理，将由被测压力引起的弹性元件的位移变形转变为电容的变化，测出电容变化量，便可测出压力。
平行板电容器的电容量表达式
式中ε为电容极板间介质的介电常数；
A为两平行板相对面积；
d 为两平行板间距。
改变A、d、 ε中任意一个参数都可以使电容量发生变化。 变极距式电容压力传感器 变面积式电容压力传感器。
* ①差动变极距式电容压力传感器
改变电容两平行板间距 d 的测量方式有较高的灵敏度，但当位移较大时非线性严重。 采用差动电容法可以改善非线性、提高灵敏度、并可减小因ε受温度影响引起的不稳定性。 * 左右对称的不锈钢基座内有玻璃绝缘层，其内侧的凹形球面上除边缘部分外镀有金属膜作为固定电极，中间被夹紧的弹性膜片作为可动测量电极，左、右固定电极和测量电极经引线引出，从而组成了两个电容器。测量电极将空间分隔成左、右两个腔室，其中充满硅油。 当隔离膜片感受两侧压力的作用时，通过硅油将差压传递到弹性测量膜片的两侧，从而使膜片产生位移。电容极板间距离的变化，将引起两侧电容器电容值的改变。
电容式差压传感器 * 特点：
结构坚实，过载能力大； 灵敏度高； 精度高，其精确度可达±0.25％～±0.05％； 可以测量压力和差压。
* 图3-13 变面积式电容压力传感器
被测压力作用在金属膜 片上，通过中心柱和支撑簧片，使可动电极随簧片中心位移而动作。 可动电极与固定电极均是金属同心多层圆筒，断面呈梳齿形，其电容量由两电极交错重叠部分的面积所决定。 ②变面积式电容压力传感器 D、d——外电极内径和内电极外径 ；
——极板间介质介电常数；
——极板相互重叠的长度。 * 3.2 力的测量
测力传感器种类繁多，依据不同的物理效应 和检测原理可分为 电阻应变式 压磁式 压电式 振弦式
* 1. 应变式力传感器
应变式力传感器的工作原理与应变式压力传感器基本相同，也是由弹性敏感元件和贴在其上的应变片组成。
应变式力传感器首先把被测力转变成弹性元件的应变，再利用电阻应变效应测出应变，从而间接地测出力的大小。
图3-25给出了常见的柱形、筒形、梁形弹性元件及应变片的贴片方式。
图3-25 几种弹性元件及应变片贴片方式 * 2. 压磁式力传感器
压磁效应:当铁磁材料在受到外力拉、压作用而在内部产生应力时，其导磁率会随应力的大小和方向而变化。
受拉力时，沿力作用方向的导磁率增大，而在垂直于作用力的方向上导磁率略有减小。
受压力作用时,导磁率的变化正好相反。
压磁式传感器 压磁式力传感器由压磁元件、传力机构组成。压磁元件由其上开孔的铁磁材料薄片叠成。 压磁元件上冲有四个对称分布的孔。孔l和2之间绕有激磁绕
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