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单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Elogger,及应变测试培训教程,萨摩亚麦思科技有限公司,2016-3-2,何为应变,应变如何表示,何謂應變規,cover,carrier foil,grid,leads,active,grid length,應變規的原理,应变片的原理,将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。应变片就是应用这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。一般应变片的敏感栅使用的是铜铬合金，其电阻变化率为常数，与应变成正比例关系。即：,其中，,R,：应变片原电阻值,（欧姆）,R,：伸长或压缩所引起的电阻变化,（欧姆）,K,：比例常数,(,应变片常数,),：应变,不同的金属材料有不同的比例常数,K,。铜铬合金的,K,值约为,2,。这样，应变的测量就通过应变片转换为对电阻变化的测量。但是由于应变是相当微小的变化，所以产生的电阻变化也是极其微小的。,要精确地测量这么微小的电阻变化是非常困难的，一般的电阻计无法达到要求。为了对这种微小电阻变化进行测量，我们使用带有惠斯通电桥的专用应变测量仪。,應變規的應用,如何選擇應變規,Gage length(grid length),Gage Type(,Uniaxial,Biaxial,Triaxial,),Gage Base,Gage Lead,Environmental Temperature Variation,Gage Resistance,Gage Factor,Gauge length,Strain Type,单轴,双轴,三轴,Biaxial,：,main direction of principal stress is known,Triaxial,：,No Clear Knowledge of The Stress Field,Unaxial,：,One direction of stress is known,Strain gage,基座,(Gage base),設計比較,未改良前舊設計,需要較大的佈線空間,(bigger wire area),改良後新設計,(1),圓型基座,(2),方型基座,(3),六邊型基座,0,度,45,度,90,度,兩側接點,(0,度及,90,度,),轉折處易斷裂,0,度,45,度,90,度,大大節省了所需要佈線空間,(more small wire area),同一方向出線,大幅改善了,接線轉折所造成的斷裂問題,45,度,90,度,0,度,Strain gage,定位,(positioning),準確性比較,45,度,90度,容易造定位角度偏差,(Angle error),0,度,45,度,0,度,90,度,45,度,0,度,90,度,定位準確性,(1),圓型基座,(2),方型基座,(3),六邊型基座,定位準確性,定位準確性,正確,不正確,Strain gage,線材設計型式比較,舊設計,(Before),新設計,(NOW),500 mm PVC,細線,(0.45 x 500 mm),45,度,90,度,0,度,辨識性及實用性,45,度,0,度,90,度,300 mm,漆包線,(0.14 x 300 mm),紅色,:0,度,藍色,:45,度,白色,:90,度,(1),不同顏色導線識別角度,讓您辨識及除錯更容易原有漆包線保留,(2),額外延長,500mm,導線,讓您連線儀器更方便,三個角度出線皆為金色,漆包線辨識及除錯不易,辨識性及實用性,Strain Gage style,任選,Lead wire style,J-1 series,FR-1 series,JR-1A series,JR-02A series,JR-1 series,JR-02 series,漆包線,(0.14 mm),細,PVC,線,(0.45 mm),粗,PVC,線,(1 mm),現有產品,FR-1-L30W05MS,FR-1-W08MS,FR-1-12L30+05MS,FR-1L30W05-3MS,JR-1A12L30W05MS,J-1-12L30W05MS,NEW,JR-02A series,JR-1 series,JR-02 series,Tags of Strain Gauges,Different,materials,have different temperature compensation,Relation Between Strain and Resistance,The Wheatstone Bridge Circuit,The Principle,Measurement on Bending Beam,如何量測應變規訊號,Relation Between Strain and Resistance,惠斯通电桥,惠斯通电桥适用于检测电阻的微小变化，应变片的电阻变化就用该电路来测量。如图,1,所示，惠斯通电桥由四个同等阻值的电阻组合而成。,如果,:,或 则无论输入多大电压，输出电压总为,0,，这种状态称为平衡状态。如果平衡被破坏，就会产生与电阻变化相对应的输出电压。如图,2,所示,:,将这个电路中的,R1,与应变片相连，有应变（形变）产生时，记应变片电阻的变化量为,R,，则输出电压的计算公式如下所示,:,即,上式中除了,均为已知量，所以如果测出电桥的输出电压就可以计算出应变的大小。,双应变片法（半桥）,如图,3,4,所示，在电桥中连接了两枚应变片，共有两种联入方法。,图,3,图四,四条边中有两条边的电阻发生变化，根据上面的四应变片法的算法可得输出电压的公式。图,3,为：,或,图,4,为：或,1,4,3,2,Uo,Ue,R1,R2,R3,R4,惠斯通电桥,The Principle I,Uo,Ue,1,4,3,2,R1,R2,R3,R4,u4,u1,The Principle II,Uo,Ue,1,4,3,2,R1,R2,R3,R4,u4,u1,Unbalanced Bridge,Measurement on Bending Beam 1,Pos.Strain,F,SG,(R1),R2,R4,R3,L,Measurement on Bending Beam 2,(R2),R4R3,R1,F,Neg.Strain,Measurement on Bending Beam 3,(R1),(R2),R4,R3,F,SG,Measurement on Bending Beam 4,應變規使用步驟,被測物之表面處理,測試點之對位,上膠及黏貼,阻值及絕緣值測試,連接至擷取系統,被測物之表面處理,使用,#200,或,#300,的砂紙將表面磨平,使用酒精或其他易揮發性的清潔溶劑將待測的表面作清潔動作,但切記需作單方向的擦拭,切勿來回擦拭以免將髒的東西再帶回來。,Typical Gage Location,Strain gage location accuracy should be+/-0.02”(0.5mm)and+/-5,Socket Gage Location,The center of the strain gages should be at the intersection of lines offset from the package edges 0.27+/-0.02 in.(6.9+/-0.5mm),with e1 and e3 parallel to the edges.,上膠及黏貼,注意切勿滴落大多膠水以免會影響測試資料,最好的膠水量是當貼上後膠水只溢出週圍一些。,連接至擷取系統,量測誤差,Cable Resistance Effect,2-wire,3-wire,Temperature Effect,Self Compensated Gage,Dummy Gage,Data Acquisition,A/D Converter,simultaneous,Sampling Rate,Cable Resistance Effect I,R6:output resistance of the,voltage generator,:Measuring strain gauge,:Leads resistance,R5:Input resistance of the,measuring amplifier,G,2,1,3,R4,R3,R2,Cable Resistance Effect II,Cable Resistance Effect III,Error in%,0,5,10,15,20,0,5,10,15,20,25,30,Error through the cable resistance,R,SG,=120,W,R,SG,=350,W,Cable resistance in,W,3-lead connection,0,0,0,0,A,D,R,i,0,R,i,R,SG,R,C,R,S,R,C,3-lead connection,Difference between 2-Wire and 3-Wire Connection,Two wires,Three wires,Temperature-Compensated Gauge1,Temperature-Compensated Gauge2,Temperature-Compensated Gauge 3,1 ferritic steel,3 aluminium,5 austenitic steel,6 quartz,7 titanium,8 plastic,9 molybdenum,Thermal Output of Quarter Bridge Circuit,G,2,1,3,R4,R3,R2,G,2,1,3,R4,R3,R2,SG,2-wire configuration,:symbol for temperature dependent cable resistance,Compensation of Thermal Output,G,2,1,3,R4,R3,G,2,1,3,R4,R3,SG1,comp.,SG2,Scanning system,Parallel system with multiplexer,Parallel Sampling V.S Scanning Sampling,Time,Error:Phase difference through scanning sampling,Parallel sampling,Channel 1Channel 2,Channel 1,Channel 2,Time,Resolution in bit,10 bit =,2,10,=,1.024 digit,12 bit =,2,12,=,4.096 digit,13 bit =,2,13,=,8.192 digit,14 bit =,2,14,=,16.384 digit,15 bit =,2,15,=,32.768 digit,16 bit =,2,16,=,65.536 digit,18 bit =,2,18,=,262.144 digit,20 bit =,2,2,0,=,1.048.576 digit,Example:,a signal of,10V is indicated as,10.000 digit,therefore the converter must have at least 15 bit,Resolution and Accuracy of A/D Converter,peak value detection,F,MAX,force,F,MAX,force,time,time,F,MAX,High sampling rate,F,MAX,Low sampling rate,一：软硬件介绍,A:,主机组成,每台主机箱有,8,个模组插槽，每个模组,8,通道，故，每台主机满通道为,64,通道，通用型,USB2.0,接口，连接电脑更加方便，数据传输速度更快！,裸机外形尺寸：,265,115,135,B,：系统硬件参数,1:,采样速度：,10Khz/CH,同步动态撷取,2:,扩充性,:64CH/mainframe,机箱级联最高可扩展到,256CH,以上！,3:,输入信号：,120,或,350,，,桥,4:,精确度,:0.02%,以下,5:,解析度,:24 bits,6:,连接方式,:USB,7:,前端输入连接方式,:,雷蒙头,LEMON,另附转接板,C:,软件功能参数,(1),英文,繁体中文,简体中文可选,(2),提供时间历程图,长条图显示,(3),最大及最小应变值撷取功能,(4),最大及最小主应变,剪应变,角度等换算功能,(5)StrainRate,应变率,(6),默尔圆显示功能,(7),实时影像同步采集，组装过程可发挥很好作用,(8),自动报表生成功能，测试结果及分析可全自动报表产出,不需进行资料后处理动作,.(,报表格式亦可依客户需求订制,),应变测试实测过程,1.,主板測試點處理,step1,：把,chip,周圍小元器件移除，位置的選擇為一些比較重要元器件，並且是治具探針接觸較多容易對芯片造成損傷的位置，,gauge,線避開探針，以防導線被探針壓斷，影響測試效果！,step2,：移除后對板表面進行打磨處理，使其平整,step3,：打磨完之後用無塵布沾工業酒精對表面進行擦拭，使貼附面沒有雜物及打磨廢渣！,2:strain gauge,應力片粘貼：,step1:,在,S/G,上面滴上適量專用膠,step2:,塗好膠水之後進行貼附,step3:,確定,S/G,粘牢固之後,1,小時進行本次應變測試,3.測試過程,設備連接：按照測試點的順序連接好每個端口，使用的應力片為三軸的所以三個,port,為一點,打開應變測試儀并進行軟體設置，歸零至初始位置,!sample,板放置於治具上，連續壓合三次觀察測試數據,軟件歸零狀態,壓合測試治具,压合产生的波形,壓合治具瞬間的波形狀態,連續測試三次波形,麦思科技有限公司,kerr,2011,年,5,月,