一种新型电阻应变片及应变测量方法技术

本发明专利技术公开了一种新型电阻应变片及应变测量方法，包含：规则形状的半导体箔片以及相同的多个电极，该些电极分别与半导体箔片的一个面进行接触以电性连接在半导体箔片上，且该些电极均匀分布在半导体箔片上，每个电极上分别引出一根与对应电极电性连接的导线，该些导线的材质、长度及横截面积相同。本发明专利技术通过新型的电阻应变片的测量及基于电阻率差值成像的逆运算技术对现有的测量方式进行了新的探索和研究，旨在通过单次测量可快速得到应变片面域的应变信息，获得更加直观的电阻率变化分布云图，实现应变测量从一维到二维、从点到面的突破。

【技术实现步骤摘要】
一种新型电阻应变片及应变测量方法
本专利技术涉及应变测量领域、无损检测领域，尤其涉及到一种能够面化二维应变测量和可视化表征的新型电阻应变片和应变测量方法。
技术介绍
传统的应变片是由敏感栅等构成用于测量应变的元件，使用时将其牢固地粘贴在构件的测点上，构件受力后由于测点发生应变，敏感栅也随之变形而使其电阻发生变化，再由专用仪器测得其电阻变化大小，并转换为测点的应变值。其测量方式只能进行一维应变测量，即单个测点对应单个应变片，测量多个测点的应变，则需要相应数量的应变片。
技术实现思路
本专利技术旨在利用电阻率差值成像技术，根据应变片变形引起的电阻在平面域的改变，通过多电极循环电压采集，得到整个应变面域的电阻率变化图像。使应变测量适用范围由一维扩展至二维，且更加直观。在传统的应变检测方法上，应变片只能根据轴向受力引起的变化使金属丝的长度及横截面积发生改变从而得出单个电阻(应变)的测试结果。本专利技术通过新型的电阻应变片的测量及基于电阻率差值成像的逆运算技术对现有的测量方式进行了新的探索和研究，旨在通过单次测量可快速得到应变片面域的应变信息，获得更加直观的电阻率变化分布云图，实现应变测量从一维到二维、从点到面的突破。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例的新型电阻应变片测量系统的结构拆分示意图。图2是本专利技术实施例的电阻应变片拆分示意图。图3是本专利技术实施例的电极布置示意图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。参考图1、图2以及图3，在本专利技术的新型电阻应变片2中，其包含：规则形状的半导体箔片21以及相同的多个电极22(图中仅标识出一处)，该些电极22分别与半导体箔片21的一个面进行接触以电性连接在半导体箔片21上，且该些电极22均匀分布在半导体箔片21上，每个电极22上分别引出一根与对应电极电性22连接的导线，导线的材质、长度及横截面积相同，以减小测量误差和保证精确度。规则形状包含但不限于方形(长方形、正方形)以及圆形等。电极22通过导线与测量仪器(图1中的数据采集及分析系统3)相接，为了减小测量误差和精确度导线。当规则形状是指方形时，方形的每条边线处上分布有至少N个电极22，每条边线处上的电极等距离分布，相邻边线的相邻两个电极22间隔一定距离，相对称的两个边线处上的电极22数量相等，N为大于或者等于2的正整数，电极总数大于或者等于8。并优选地，长方形或者正方形的每条边上均具有4个电极22或者8个电极22；当规则形状是指圆形：电极22等距离分布在圆形边线处上，电极总数大于或者等于8。在本实施例中，半导体箔片21为长方形，长方形的每条边上有4个电极，电极通过焊接或者导电胶水固定在半导体箔片21上，具体可参考图3中所示出的A处，电极22与半导体箔片21之间形成面接触，面接触能够减小接触阻抗对最终成像效果的影响，本实施例中的接线方式仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。半导体箔片21固定在一基底薄膜上23，半导体箔片21上表面上固定有迭层薄膜24，基底薄膜23和迭层薄膜24均由可拉伸性质的绝缘材料制成，薄膜在起到对二者之间的电极22、半导体箔片21起到保护的作用的同时，不影响半导体箔片22的形变。继续以图2、3中示出的电阻应变片2为例，在实际使用中，可以在导线与半导体箔片21连接完善后。将新型电阻应变片2与被测构件1紧密的贴合相粘，达到使箔片变形与构件变形保持一致的目的，测量方法包含如下步骤：(1)在其中两根所述导线上进行电流电压激励(激励包括：相邻激励模式、相对激励模式、混合激励模式)，即采用电流进行激励，激励的响应为电压，在其他电极对应的导线上进行电压数据的采集。以激励为相邻激励模式，步骤(1)具体包括：(11)用恒流源通过任意相邻的电极22(两个电极形成一个激励电极对)向半导体箔片21中输入恒定电流，在其他所有相邻的电极22(两个电极形成一个激励电极对)上采集电压，共M个电压值，从而获得一组电压；具体到本实施例中，(12)采用与步骤(11)相同的方法，直至每一组相邻的电极22均被输入一次所述恒定电流，从而与步骤(11)获得的一组电压一起，共获得M组电压，这M组电压形成所述电压数据；其中，M为电极22的总数量。(2)通过获得的电压数据，根据在半导体箔片21上的电势差分布以及基于电阻率差值成像的逆运算方法，得到整个面(半导体箔片21所在面)的电阻率变化图像，从而实现应变测量。具体到本实施例中，相邻激励模式时，用恒流源通过(1,2)(电极22按照排列顺序依次进行编号)电极向半导体箔片21中输入恒定电流，当应变片2粘贴在被测构件1上时，应变片会随构件1变形而变形，应变片的变形导致平面几何尺寸变化，进而使电阻发生相应变化，在(2,3)、(3,4)……(16,1)电极22来采集各组电压，然后再通过(2,3)电极输入恒定电流，同样采集剩余各组电极22上的电压，以此类推直至循环采集完成。当采用16电极应变片时，一组数据包含16*16＝256个电压。通过获得的电压数据，根据在半导体箔21片上的电势差分布以及基于电阻率差值成像的逆运算方法，能够快速的得到整个面的电阻率变化图像。上面结合附图对本专利技术的实施例进行了描述，但是本专利技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本专利技术的启示下，在不脱离本专利技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本专利技术的保护之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型电阻应变片，其特征在于，包含：规则形状的半导体箔片以及相同的多个电极，该些电极分别与半导体箔片的一个面进行接触以电性连接在半导体箔片上，且该些电极均匀分布在半导体箔片上，每个电极上分别引出一根与对应电极电性连接的导线，该些导线的材质、长度及横截面积相同。

【技术特征摘要】
1.一种新型电阻应变片，其特征在于，包含：规则形状的半导体箔片以及相同的多个电极，该些电极分别与半导体箔片的一个面进行接触以电性连接在半导体箔片上，且该些电极均匀分布在半导体箔片上，每个电极上分别引出一根与对应电极电性连接的导线，该些导线的材质、长度及横截面积相同。2.根据权利要求1所述的新型电阻应变片，其特征在于，所述规则形状是指方形：方形的每条边线处上分布有至少N个电极，每条边线处上的电极等距离分布，相邻边线的相邻两个电极间隔一定距离，相对称的两个边线处上的电极数量相等，N为大于或者等于3的正整数，电极总数大于或者等于8；或者，所述规则形状是指圆形：电极等距离分布在圆形边线处上，电极总数大于或者等于8。3.根据权利要求2所述的新型电阻应变片，其特征在于，所述规则形状是指长方形或者正方形，长方形或者正方形的每条边上均具有4个电极或者8个电极。4.根据权利要求1所述的新型电阻应变片，其特征在于，电极通过焊接或者导电胶水固定在半导体箔片上。5.根据权利要求1所述的新型电阻应变片，其特征在于，所述半导体箔片固定在基底薄膜上，半导体箔片上表面上固定有迭层薄膜，基底薄膜和迭层薄膜均由可拉伸性质的绝缘材料制成。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小勇，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42