应变电测与传感器技术的新发展及应用

0 引 言

    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。

1 应变电测与传感器技术的新发展

    应变电测与传感器技术的测量系统包括应变计、传感器和测试仪器 3 大部分。

1.1 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-269～-196 ℃应变计、复合材料专用应变计等，表 1 中列出主要产品。

1.2 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 6.5 mm，厚度 1 mm）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，见图 1 所示。图 1 中两圆孔位置安装在被测构件表面上，基长为 7.6 cm，外面有保护套，传感器实质上测量基长的变化反映该基长区的平均应变，能代替大基长的电阻应变计，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。

1.3 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各种数据采集和处理，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，在表 2 中列出国外各种新型静、动态应变仪和数据采集系统供选用。

    下面介绍应变电测与传感器技术在土木工程、铁路工程、机械工程、航空航天工程以及医学、生物力学和体育等领域中的应用实例。