KYOWA 共和的 KFGS - 20 - 120 - C1 通用箔式應變片和同系列其他應變片一樣,核心工作原理是基于金屬的電阻應變效應,搭配自身結構設計與配套電路,把被測構件的機械形變精準轉化為可測量的電信號,以下是具體的工作過程與輔助保障機制:
形變同步傳遞
該應變片的基底采用聚酰胺材質,使用專用粘合劑(如 CC - 33A、EP - 340 等)可將其緊密貼合在被測構件表面。當被測構件因受力產生拉伸或壓縮等機械形變時,這種形變會通過固化后的粘合劑層傳遞給聚酰胺基底,再由基底完整傳遞至核心的敏感柵。其敏感柵尺寸為 20×5mm,較大的柵體能夠更穩定地承接構件傳遞來的形變,減少局部形變傳遞不均的問題。
電阻隨形變規律變化
這款應變片的敏感柵采用 Cu - Ni 系合金箔制成,而金屬導體具有電阻應變效應,即導體形變時其電阻會隨之規律改變。依據電阻公式 R=ρL/S(ρ 為電阻率、L 為長度、S 為橫截面積),當敏感柵隨構件被拉伸時,長度 L 增加且橫截面積 S 減小,電阻值隨之增大;當受到壓縮時,長度 L 縮短且橫截面積 S 增大,電阻值則相應減小。并且其電阻變化量 ΔR 與構件應變 ε 呈穩定線性關系,遵循公式 ΔR/R?=K×ε(R?為應變片初始標稱電阻 120Ω,K 為應變靈敏度系數,該類 Cu - Ni 合金箔的 K 值約為 2.1)。
電信號轉換與放大
應變片產生的電阻變化量屬于毫歐級的微小信號,無法直接讀取。實際應用中需將其接入惠斯通電橋電路,該電路能把微小的電阻變化轉化為微弱的電壓信號。同時它可搭配 KYOWA 專用信號放大器或常規應變儀,將微弱電壓信號放大到可采集范圍,還能過濾環境電磁等噪聲,避免信號傳輸過程中的失真問題。
數據輸出與結果推導
經過放大后的穩定電壓信號,會傳輸至數據采集系統或數據分析軟件。系統依據預設的初始電阻、靈敏度系數等參數,反向換算出對應的應變值并顯示、記錄。工作人員通過這些數據,就能間接得知被測構件所承受的力、壓力、扭矩等物理量,完成對構件力學狀態的監測。
溫度補償保障測量精度
工業環境溫度波動易造成虛假應變,該應變片內置了溫度自補償機制。其 10 - 100℃的自動溫度補償范圍,可匹配線膨脹系數為 5、11、16、23、27×10-6/℃的多種常見構件基材。當溫度變化時,敏感柵的熱脹冷縮量與被測構件保持同步,抵消溫度帶來的誤差,再配合適配的粘合劑和導線,能進一步拓寬耐溫范圍,確保復雜溫度工況下的測量準確性。