新手必看的應變規基礎知識(一)：什麼是應變規？

不知道什麼是應變規嗎？想學習或進行應變量測的人一定要認識。現在就往下看看我們的知識分享吧！

在這裡你可以學到：
-什麼是應變規?它的量測原理是什麼?
-常見的應變規的外型
-應變規可以應用在哪裡?
-應變規可以貼在哪些材質的物件上使用?
-不同材質的待測物件，對應變規的選用有影響嗎?

 

▌什麼是應變規?它的量測原理是什麼?

應變規由金屬導線組成，是用來量測應變的工具，又稱為應變計、應變片、Strain Gauge。

使用時將應變規黏貼在待測件上，他會隨著待測件伸長或縮短，這時應變規的電阻值也會跟著改變，接著可用惠斯通電橋(Wheastone bridge)*測得電阻值的變化，再由電阻值的變化反推得到應變。

 

▌常見的應變規的外型

 

▌應變規可以應用在哪裡?

1. 力學分析：包含應力分析、殘留應力分析、分析模型之驗證。
2. 設備監測：例如鐵路軌道變形監測、大型吊車鋼樑變形監測、齒輪箱監測等。
3. 疲勞測試：例如自行車車架疲勞試驗、鋁合金輪圈疲勞試驗。
4. 感測器製作：可製作荷重元、扭力計、加速規、壓力感測器、位置傳感器等。

 

▌應變規可以貼在哪些材質的物件上使用?

常見的像是鋼、鋁、銅、塑膠、玻璃、陶瓷、混凝土，其他還有假牙、義肢、纖維材料等等。

 

▌不同材質的待測物件，對應變規的選用有影響嗎?

答案是有的。
選擇應變規時需要知道待測物件的熱膨脹係數*，再選擇與此係數相近號數的應變規。舉例來說鋼材的熱膨脹約為11ppm/℃*，就要選用規格符合或接近11ppm/℃的應變規。
關於常見材料的線性熱膨脹係數請參考：新手必看的應變規基礎知識(二)：溫度相關問題大集合

 

▌名詞解釋

惠斯通電橋Wheastone bridge

惠斯通電橋是一種測量工具，於1833年由塞繆爾·亨特·克里斯蒂發明，1843年由查爾斯·惠斯通改進及推廣。它用來精確測量未知電阻器的電阻，原理與原始的電位差計相近。它是一種由4個電阻組成用來測量其中一個電阻阻值(其餘3個電阻阻值已知)的裝置。4個電阻組成一個方形。一電流表連接兩個相對的接頭，一電流表連接其餘兩個相對的接頭。當電流表顯示無電流通過，則此電橋處於平衡狀態，即R1·R2=R3·R4。

 

熱膨脹係數coefficient of thermal expansion(簡稱CTE)

一般物體的長度、面積與體積會隨著溫度熱脹冷縮而改變。例如長度改變量與溫度差成正比。而每上升單位溫度的相對膨脹率（膨脹幅度與原大小之比）稱為熱膨脹係數，數值越大代表熱膨脹效應越顯著。

 

ppm/℃

溫度係數單位，此處表示每℃產生的應變量。

資料來源：維基百科、百度百科

 

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