應變（和應力）的測量對于產品設計和公共安全都至關重要。所有主要行業(yè)都進行了無數(shù)的應變計測量，包括航空航天、汽車、制造、土木工程等。應變計出現(xiàn)在意想不到的地方，甚至在我們的家中。在本文中，我們將概述最常見和最重要的應變計（又名“應變片”）應用。
應變片傳感器
? 工業(yè)應變計應用
? 航空航天應變計應用
? 汽車應變計應用
? 鐵路應變計應用
? 海事應變計應用
? 土木工程應變計應用
? 醫(yī)療和保健應變計應用
? 家用應變計應用
應變計是測量應變的傳感器。開爾文勛爵在幾個世紀前就發(fā)現(xiàn)，當電線被拉伸或壓縮時，其電阻會發(fā)生變化。今天的應變計只是一個以之字形排列并安裝到柔性箔背襯材料上的電導體。
量具直接粘合（粘合）到被測物體上。當物體彎曲時，它會輸出與應變量成比例的電阻變化。每個應變計僅感測一個方向的應變，因此通常使用多個應變計，每個應變計面向不同的方向，以便捕獲多個方向的彎曲。
典型箔式應變計
應變計的輸出被路由到專門的信號調節(jié)器，為其供電，在每次測試之前提供“平衡”控制，并將其小電壓輸出放大到更適合數(shù)字化的電壓。 DAQ 系統(tǒng)將調節(jié)后的信號數(shù)字化，將其顯示在屏幕上，并將其記錄到磁盤上。
設計用于處理應變計的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通常具有至少八個通道，有時在大規(guī)模測試應用中具有數(shù)百個通道。本文稍后將詳細介紹這一點。
我們需要知道結構彎曲的程度和時間，以便確保它在實際條件下正常工作。這是產品測試的基本要求，不僅對于產品可靠性至關重要，而且對于公共安全也至關重要。應變計也是負載、力和壓力傳感器的核心，例如稱重傳感器和力傳感器。
應變計的正確應用，即將其物理粘合或粘合到表面，對于獲得良好的測量結果至關重要。關于這個主題已經寫了整本書。
工業(yè)生產線
? 高速公路上的卡車稱重系統(tǒng)
? 制造環(huán)境中的稱重系統(tǒng)
? 將內容物倒入卡車或火車車廂的筒倉使用筒倉本身基于應變計的傳感器來測量內容物的重量
? 破碎機使用應變計來檢測應力峰值，如果在機器損壞之前發(fā)生堵塞，則關閉機器
? 重量相同的物品，如螺釘、釘子等，通常按重量計算。它們被裝入料斗中，料斗稱重并將總重量除以物品的單位重量，以計算數(shù)量。
? 發(fā)電廠、煉油廠、風機、渦輪機等各種驅動軸的扭矩和功率測量。
? 測量風力渦輪機葉片、機艙和塔架本身的應力。
? 軸和其他旋轉設備的扭矩測量測試
? 非常小的應變計用于測量印刷電路板上的應力
? 鑄造件和焊接件的殘余應力測試
? 應變計用于測試核電站的關鍵閥門
? 傳送帶和傳送軌道系統(tǒng)監(jiān)控。
? 造紙廠適當?shù)膹埦o對于紙張生產和最大限度地減少停機時間和生產損失至關重要
? 印刷機使用應變計系統(tǒng)來確保紙張對齊
飛機機翼
當然，飛機必須盡可能安全。在開發(fā)和認證過程中需要嚴格的測試。飛機還定期進行測試，以確保其結構完好。
當談到飛行安全時，人們首先想到的是發(fā)動機，但還有許多其他部件也必須日復一日地完美運行。其中包括允許飛行員在三個維度上駕駛飛機的襟翼等控制面以及控制起落架等部件的執(zhí)行器。
飛機上的每個承重結構都必須進行應力和應變測試，包括：
? 機翼——就像高層建筑和橋梁在受到外力作用時會彎曲一樣，飛機機翼也被設計成彎曲的。應變計測試可確保機翼彎曲度符合關鍵規(guī)格。
? 機身應力和應變是由機械力和外部和內部壓力的變化引起的。
? 發(fā)動機支架等關鍵結構經過測試，以確保避免出現(xiàn)嚴重故障。
? 風扇、渦輪機等旋轉/旋轉部件的扭矩和功率測量。
? 測試用于移動襟翼等控制面、展開起落架等的執(zhí)行器。
汽車應變儀碰撞
每種車輛在開發(fā)過程中都會經過廣泛的測試。這包括汽車、卡車、公共汽車和摩托車。
? 車身面板通常配備有數(shù)十個應變計。這使得工程師能夠看到面板在各種路況、不同速度和不同行駛路面上的移動情況
? 懸架系統(tǒng)在車輛運行過程中承受恒定的動態(tài)和靜態(tài)負載，并經過測試以確保它們根據(jù)設計標準承受這些負載
? 碰撞測試期間的保險杠和潰縮區(qū)測試除了加速度計和高速攝像頭之外還涉及應變計
? 驅動軸上的扭矩和功率測量
? 碰撞測試假人配備了應變計和其他傳感器，用于在各種標準化安全測試期間測量車輛乘員所受的力
? 應變計用于乘客座椅以確定座椅是否被占用。這決定了在發(fā)生事故時該座椅的安全氣囊是否應該展開。如果座椅上有兒童（而不是較重的成人），它們還可用于以較低的速度展開安全氣囊。
軌道測試輸出示例
不僅要檢查火車，還要檢查鐵軌本身，因為當重型火車高速駛過時，鐵軌會承受很大的壓力。軌道還受到由于其下方的土體移動而產生的應力和應變，這可能是由構造活動、凍脹、天坑以及其下方可能存在的地雷引起的。
如果一列滿載乘客的火車撞到受損或失準的軌道部分，后果將是毀滅性的。火車軌道是分段建造的，它們之間故意留有稱為“伸縮縫”的間隙。這些間隙允許軌道在各種環(huán)境溫度下膨脹和收縮。熱和應變傳感器通常安裝在這些伸縮縫上，并連接到警告系統(tǒng)，如果某段軌道經歷了極端狀況，該系統(tǒng)會向列車操作員發(fā)出警報。
火車本身也是應變和壓力測試的對象?；旧?，任何大型機械結構都需要進行一系列測試以確保其本質安全，尤其是涉及公共安全的結構。這適用于貨運和通勤鐵路系統(tǒng)。
從列車車體本身到下面的“卡車”，以及移動部件，例如升起以連接接觸網(wǎng)電力線的受電弓，或延伸以與第三軌電力系統(tǒng)接觸的下面的靴子，都受到應變計測試。
海事應變計應用
無論是湖上的小船，還是載有5000名水兵的航母，都得經受考驗。
潛艇機身應力和應變測試 - 想象一下船體在不斷增加的深度所承受的壓力。船只和船體也需要進行測試，以確保它們能夠承受海浪沖擊的應力并保持結構完好。
還測試了螺旋槳，以及驅動軸和推進系統(tǒng)中其他旋轉部件的應力、應變和扭矩測量。
? 必須對船體和承重結構進行測試，以確保適當?shù)膭傂院吞幚硭钁Φ哪芰?nbsp;
? 驅動軸和螺旋槳的扭矩和功率測量
土木工程應變片應用
大多數(shù)土木工程結構的設計使用壽命為 100 年。但這需要定期測試，因為大多數(shù)故障發(fā)生在結構壽命的后期。如今，許多結構從一開始就裝有應變計和其他傳感器。
應變計可應用于混凝土墻和基礎的外部。但它們也可以嵌入這些相同的結構內，并且電線通過特殊的管子引出。在這種情況下，可以通過連接外部數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來實時監(jiān)測混凝土內部的應變。
應變、應力、負載和力測量通常在關鍵承重結構上進行，包括：
? 建筑物，特別是公共建筑、醫(yī)院、摩天大樓等。
? 道路，尤其是交通繁忙的道路、高速公路等。
? 橋梁 - 鋼梁、混凝土基礎、電纜、節(jié)點板和桁架必須定期進行測試。使用橋梁對車輛進行動態(tài)負載測試。移動元件（例如吊橋）在升高和降低操作過程中進行應力和應變測試。
? 立交橋和人行道
? 水壩——想象一下它們設計時要承受的巨大壓力，基本上是永遠承受的。還可以想象一下，如果大壩潰壩，后果會多么可怕。
? 海上石油鉆井平臺，包括它們所在的海床
? 機場滑行道
? 落石測試 - 沿山路使用鋼網(wǎng)，以防止巖石落下，威脅駕駛員和道路本身。應變計用于測試這些鋼網(wǎng)的承載能力。
? 結構和材料的殘余應力測試
磨削是殘余應力的可能原因之一
這似乎違反直覺，但即使沒有施加任何外力，結構和材料內部也可能存在應力。這稱為“殘余應力”。
這是什么原因造成的？殘余應力是一種或多種制造工藝的副產品，包括焊接、機械加工、熱處理、磨削等。測試結構或材料的殘余應力是確保其能夠承受其在使用壽命期間所經歷的負載的最佳方法。
從曲軸到橋眼桿和電纜，對各種結構和材料進行殘余應力測試。殘余應力的測試方法有光學法和X射線衍射法。盡管如此，最流行的方法仍然是在材料上鉆孔并在周圍表面上安裝應變計。
醫(yī)療應變片應用
醫(yī)療和保健行業(yè)中有許多應變計應用。例如：
? 它們通常用于腎透析機和注射泵等醫(yī)療儀器中，以幫助監(jiān)測流體流速。
? 應變計還用于患者稱重和患者移位系統(tǒng)。
? CT 掃描儀和乳房 X 光檢查機中可以找到無線應變計。
? 放射治療期間使用的患者定位系統(tǒng)
? 在物理治療應用中，基于應變計的力傳感器用于測量關節(jié)（肩膀、臀部、膝蓋等）上的力。
? 力反饋拐杖通過檢測拐杖承受的重量來幫助接受骨科治療的患者
機器人吸塵器使用應變計作為傳感器
您可能沒有意識到，應變計就在您的房子周圍。您的浴室秤內部有多個傳感器，配置為稱重傳感器。當您踏上體重秤時，會對體重秤施加壓力，從而將其轉換為以公斤或磅為單位的體重測量值。
游戲控制器也使用基于應變計的力傳感器，就像冰箱等一些家用電器一樣。越來越多的家用電器“聯(lián)網(wǎng)”的趨勢正在推動越來越多的傳感器進入其中。機器人真空吸塵器是另一種常用應變計的設備。
您可以看到應變計在我們周圍無處不在。它們不僅僅是科學家或工程師使用的抽象工具，而且存在于我們的家庭、電器、電話、游戲、汽車、我們工作的地方以及幾乎其他任何地方。它們測量的應變及其伴隨的量（如應力、重量、負載和力）對于測量世界各地每個主要行業(yè)的無數(shù)應用至關重要。
? TORQUE-LINK-200 無線扭矩/應變傳感器節(jié)點
? SG-LINK-200-OEM 嵌入式無線應變/模擬傳感器
? SG-LINK-200 三通道無線應變/模擬傳感器
? V-LINK-200 8 通道無線應變/模擬傳感器節(jié)點
