电阻应变计的粘贴工艺实验优化

3.1 实验目的

（1）初步掌握常温用电阻应变计的粘贴技术。

（2）要求掌握应变计筛选、粘贴、引线、质量检查、防护措施等方法。

3.2 实验设备与器材

电阻应变仪、电阻应变计（120Ω）、粘结剂（502胶）、砂纸、万用表、电烙铁、镊子、无水酒精、丙酮、导线、试件。

3.3 电阻应变计的构造

不同用途的电阻应变计构造不完全相同，但一般都由敏感栅、引线、基底、盖层和粘结剂组成，其构造简图如图3.1所示。敏感栅是应变计中将应变 转化为电量的元件，是用金属或者半导体材料制成的单丝或栅状体。敏感栅的形状如图3.2所示。敏感栅的尺寸用栅长和栅宽来表示。敏感栅的纵向中心线成为纵向轴线，是应变计的轴线，应变计测量的应变就是沿该方向的线应变。引线是从敏感栅引出的电信号的镀银线状或者镀银带状导线。基底是保持敏感栅、引线的几何形状和相对位置的部分，基底尺寸通常代表应变计的外形尺寸。粘结剂是将敏感栅固定在基底上或者将应变计粘贴在被测构件上，具有一定绝缘性能的物质。盖层是覆盖在敏感栅上的绝缘层，用以保护敏感栅。

图3.1 丝绕式应变计的构造

图3.2 箔式应变计的构造

3.4 电阻应变计的分类

按应变计敏感栅的结构形状进行分类，可分为单轴应变计和多轴应变计。单轴应变计只有单个敏感栅，用于测量单向应变。多轴应变计是由两个或两个以上的轴线相交成一定角度的敏感栅制成的应变计，也称为应变计，图3.3是几种比较典型的应变计，也有应变计轴线夹角不等和敏感栅重叠在一起的应变计。

按应变计敏感栅材料进行分类，可分为金属电阻应变计和半导体应变计。金属电阻应变计又分为金属丝式应变计、金属箔式应变计和金属薄膜应变计。现在一般多用金属箔式应变计。

图3.3 常温下常用应变计的种类

按应变计的工作温度可分为：

常温应变计，其工作温度为﹣30℃至﹢60℃。

中温应变计，其工作温度为﹢60℃至﹢350℃。

高温应变计，工作温度高于﹢350℃。

低温应变计，工作温度低于﹣30℃。

3.5 应变计的粘贴工艺

应变计的粘贴工艺主要包括：（1）构件测点部位的表面处理；（2）应变计的粘贴、固化；（3）导线的焊接；（4）应变计和引线的防护以及贴片质量检查等。这是电测技术中的关键环节，其中任何一道工序的质量未能保证，都将直接影响测试结果。

3.6 实验步骤

3.6.1 应变计检查与分选

粘贴电阻应变计之前，凭肉眼或借助放大镜对待用的电阻应变计进行外观检查，观察敏感栅有无锈斑、缺陷，是否排列整齐，基底和覆盖层有无损坏，引线是否完好、牢固。再用万用电表检查阻值，阻值测量应精确到0.1Ω；其目的是检查敏感栅电阻是否存在断路、短路现象，并按阻值进行分选，保证共用温度补偿的一组应变计的阻值相差不得超过±0.5Ω。(www.xing528.com)

3.6.2 构件表面处理

对于钢铁等金属构件，首先是清除表面油漆、氧化层和污垢，然后磨平或锉平，并用细砂布磨光，通常称此工艺为“打磨”。打磨表面粗糙度应达左右。对于非常光滑的构件，则需用细砂布沿45°方向交叉磨出一些纹路，以增强粘结力。打磨面积为应变计面积的5倍左右。打磨完毕后，用划针轻轻划出贴片的定位线。表面处理的最后是清洗，即用洁净棉纱或脱脂棉球蘸无水酒精（或丙酮等其他挥发性溶剂）对贴片部位进行擦洗，注意应沿单一方向擦洗，不要来回交替擦洗，直至棉球上见不到污垢为止。

3.6.3 粘贴

贴片工艺与所用粘结剂有关。用502胶贴片的过程是，待清洗剂挥发后，先在试样测点位置滴一点502胶，再将应变计背面用胶水涂匀，将应变计安装在试样贴片位置，然后用镊子拨动应变计，调整位置和角度。定位后，在应变计上垫一层聚乙烯或四氟乙烯薄膜，用手指轻轻挤压出多余的胶水和气泡。待胶水初步固化后即可松开。

粘贴好的应变计应保证位置准确，粘结牢固，胶层均匀，无气泡和整洁干净。

3.6.4 导线的焊接与固定

粘结剂初步固化后，可进行焊线。常温静态应变测量可使用双芯多股铜质塑料线作导线，动态应变测量应使用三芯或四芯屏蔽电缆作导线。

应变计和导线间的连接最好通过接线端子，接线端子和引线的焊接端应去除氧化皮绝缘物，用酒精（或丙酮等）进行清洗。将应变计引出线轻轻撩起与接线端子焊点间留一定的拉伸环，用电烙铁将应变计引出线与测量导线锡焊。焊接要迅速，时间过长会产生氧化物降低焊点质量；焊点要求光滑饱满，防止虚焊。导线两端应根据测点的编号做好标记。

3.6.5 贴片质量检查

（1）外观检查：观察贴片方位是否正确，应变计有无损伤，粘贴是否牢固和有无气泡等。

（2）通路检查：用万用表检查应变计引出导线之间的阻值是否是120Ω，检查有无断路、短路。

（3）绝缘检查：用万用表检查应变计引出线与试件之间的电阻，应大于100MΩ。

3.6.6 应变计及导线的防护

粘结剂受潮会降低绝缘电阻和粘结强度，严重时会使敏感栅锈蚀，酸、碱及油类浸入甚至会改变基底和粘结剂的物理性能。为了防止大气中游离水分和雨水、露水的浸入，在特殊环境下防止酸、碱、油等杂质侵入，对已充分干燥、固化，并已焊好导线的应变计，应涂上防护层。常用室温防护剂有凡士林、蜂蜡、硅橡胶、环氧树脂。

3.7 实验报告要求

简述贴片、接线、检查等主要步骤。对贴片过程中出现的问题进行记录，并说明这些问题应如何处理。

3.8 思考题

（1）为什么说电阻应变计的粘贴质量直接影响到测量的准确度？

（2）在粘贴电阻应变计时，要保证电阻应变计的粘贴质量，应注意哪些环节？

（3）电阻应变计是否粘贴良好应如何检查？

（4）电阻应变计的主要参数有哪些？