应变（和应力）的测量对于产品设计和公共安全都至关重要。所有主要行业都进行了无数的应变计测量，包括航空航天、汽车、制造、土木工程等。应变计出现在意想不到的地方，甚至在我们的家中。在本文中，我们将概述最常见和最重要的应变计（又名“应变片”）应用。
应变片传感器
• 工业应变计应用
• 航空航天应变计应用
• 汽车应变计应用
• 铁路应变计应用
• 海事应变计应用
• 土木工程应变计应用
• 医疗和保健应变计应用
• 家用应变计应用
应变计是测量应变的传感器。开尔文勋爵在几个世纪前就发现，当电线被拉伸或压缩时，其电阻会发生变化。今天的应变计只是一个以之字形排列并安装到柔性箔背衬材料上的电导体。
量具直接粘合（粘合）到被测物体上。当物体弯曲时，它会输出与应变量成比例的电阻变化。每个应变计仅感测一个方向的应变，因此通常使用多个应变计，每个应变计面向不同的方向，以便捕获多个方向的弯曲。
典型箔式应变计
应变计的输出被路由到专门的信号调节器，为其供电，在每次测试之前提供“平衡”控制，并将其小电压输出放大到更适合数字化的电压。 DAQ 系统将调节后的信号数字化，将其显示在屏幕上，并将其记录到磁盘上。
设计用于处理应变计的数据采集系统通常具有至少八个通道，有时在大规模测试应用中具有数百个通道。本文稍后将详细介绍这一点。
我们需要知道结构弯曲的程度和时间，以便确保它在实际条件下正常工作。这是产品测试的基本要求，不仅对于产品可靠性至关重要，而且对于公共安全也至关重要。应变计也是负载、力和压力传感器的核心，例如称重传感器和力传感器。
应变计的正确应用，即将其物理粘合或粘合到表面，对于获得良好的测量结果至关重要。关于这个主题已经写了整本书。
工业生产线
• 高速公路上的卡车称重系统
• 制造环境中的称重系统
• 将内容物倒入卡车或火车车厢的筒仓使用筒仓本身基于应变计的传感器来测量内容物的重量
• 破碎机使用应变计来检测应力峰值，如果在机器损坏之前发生堵塞，则关闭机器
• 重量相同的物品，如螺钉、钉子等，通常按重量计算。它们被装入料斗中，料斗称重并将总重量除以物品的单位重量，以计算数量。
• 发电厂、炼油厂、风机、涡轮机等各种驱动轴的扭矩和功率测量。
• 测量风力涡轮机叶片、机舱和塔架本身的应力。
• 轴和其他旋转设备的扭矩测量测试
• 非常小的应变计用于测量印刷电路板上的应力
• 铸造件和焊接件的残余应力测试
• 应变计用于测试核电站的关键阀门
• 传送带和传送轨道系统监控。
• 造纸厂适当的张紧对于纸张生产和最大限度地减少停机时间和生产损失至关重要
• 印刷机使用应变计系统来确保纸张对齐
飞机机翼
当然，飞机必须尽可能安全。在开发和认证过程中需要严格的测试。飞机还定期进行测试，以确保其结构完好。
当谈到飞行安全时，人们首先想到的是发动机，但还有许多其他部件也必须日复一日地完美运行。其中包括允许飞行员在三个维度上驾驶飞机的襟翼等控制面以及控制起落架等部件的执行器。
飞机上的每个承重结构都必须进行应力和应变测试，包括：
• 机翼——就像高层建筑和桥梁在受到外力作用时会弯曲一样，飞机机翼也被设计成弯曲的。应变计测试可确保机翼弯曲度符合关键规格。
• 机身应力和应变是由机械力和外部和内部压力的变化引起的。
• 发动机支架等关键结构经过测试，以确保避免出现严重故障。
• 风扇、涡轮机等旋转/旋转部件的扭矩和功率测量。
• 测试用于移动襟翼等控制面、展开起落架等的执行器。
汽车应变仪碰撞
每种车辆在开发过程中都会经过广泛的测试。这包括汽车、卡车、公共汽车和摩托车。
• 车身面板通常配备有数十个应变计。这使得工程师能够看到面板在各种路况、不同速度和不同行驶路面上的移动情况
• 悬架系统在车辆运行过程中承受恒定的动态和静态负载，并经过测试以确保它们根据设计标准承受这些负载
• 碰撞测试期间的保险杠和溃缩区测试除了加速度计和高速摄像头之外还涉及应变计
• 驱动轴上的扭矩和功率测量
• 碰撞测试假人配备了应变计和其他传感器，用于在各种标准化安全测试期间测量车辆乘员所受的力
• 应变计用于乘客座椅以确定座椅是否被占用。这决定了在发生事故时该座椅的安全气囊是否应该展开。如果座椅上有儿童（而不是较重的成人），它们还可用于以较低的速度展开安全气囊。
轨道测试输出示例
不仅要检查火车，还要检查铁轨本身，因为当重型火车高速驶过时，铁轨会承受很大的压力。轨道还受到由于其下方的土体移动而产生的应力和应变，这可能是由构造活动、冻胀、天坑以及其下方可能存在的地雷引起的。
如果一列满载乘客的火车撞到受损或失准的轨道部分，后果将是毁灭性的。火车轨道是分段建造的，它们之间故意留有称为“伸缩缝”的间隙。这些间隙允许轨道在各种环境温度下膨胀和收缩。热和应变传感器通常安装在这些伸缩缝上，并连接到警告系统，如果某段轨道经历了极端状况，该系统会向列车操作员发出警报。
火车本身也是应变和压力测试的对象。基本上，任何大型机械结构都需要进行一系列测试以确保其本质安全，尤其是涉及公共安全的结构。这适用于货运和通勤铁路系统。
从列车车体本身到下面的“卡车”，以及移动部件，例如升起以连接接触网电力线的受电弓，或延伸以与第三轨电力系统接触的下面的靴子，都受到应变计测试。
海事应变计应用
无论是湖上的小船，还是载有5000名水兵的航母，都得经受考验。
潜艇机身应力和应变测试 - 想象一下船体在不断增加的深度所承受的压力。船只和船体也需要进行测试，以确保它们能够承受海浪冲击的应力并保持结构完好。
还测试了螺旋桨，以及驱动轴和推进系统中其他旋转部件的应力、应变和扭矩测量。
• 必须对船体和承重结构进行测试，以确保适当的刚性和处理所需应力的能力
• 驱动轴和螺旋桨的扭矩和功率测量
土木工程应变片应用
大多数土木工程结构的设计使用寿命为 100 年。但这需要定期测试，因为大多数故障发生在结构寿命的后期。如今，许多结构从一开始就装有应变计和其他传感器。
应变计可应用于混凝土墙和基础的外部。但它们也可以嵌入这些相同的结构内，并且电线通过特殊的管子引出。在这种情况下，可以通过连接外部数据采集系统来实时监测混凝土内部的应变。
应变、应力、负载和力测量通常在关键承重结构上进行，包括：
• 建筑物，特别是公共建筑、医院、摩天大楼等。
• 道路，尤其是交通繁忙的道路、高速公路等。
• 桥梁 - 钢梁、混凝土基础、电缆、节点板和桁架必须定期进行测试。使用桥梁对车辆进行动态负载测试。移动元件（例如吊桥）在升高和降低操作过程中进行应力和应变测试。
• 立交桥和人行道
• 水坝——想象一下它们设计时要承受的巨大压力，基本上是永远承受的。还可以想象一下，如果大坝溃坝，后果会多么可怕。
• 海上石油钻井平台，包括它们所在的海床
• 机场滑行道
• 落石测试 - 沿山路使用钢网，以防止岩石落下，威胁驾驶员和道路本身。应变计用于测试这些钢网的承载能力。
• 结构和材料的残余应力测试
磨削是残余应力的可能原因之一
这似乎违反直觉，但即使没有施加任何外力，结构和材料内部也可能存在应力。这称为“残余应力”。
这是什么原因造成的？残余应力是一种或多种制造工艺的副产品，包括焊接、机械加工、热处理、磨削等。测试结构或材料的残余应力是确保其能够承受其在使用寿命期间所经历的负载的最佳方法。
从曲轴到桥眼杆和电缆，对各种结构和材料进行残余应力测试。残余应力的测试方法有光学法和X射线衍射法。尽管如此，最流行的方法仍然是在材料上钻孔并在周围表面上安装应变计。
医疗应变片应用
医疗和保健行业中有许多应变计应用。例如：
• 它们通常用于肾透析机和注射泵等医疗仪器中，以帮助监测流体流速。
• 应变计还用于患者称重和患者移位系统。
• CT 扫描仪和乳房 X 光检查机中可以找到无线应变计。
• 放射治疗期间使用的患者定位系统
• 在物理治疗应用中，基于应变计的力传感器用于测量关节（肩膀、臀部、膝盖等）上的力。
• 力反馈拐杖通过检测拐杖承受的重量来帮助接受骨科治疗的患者
机器人吸尘器使用应变计作为传感器
您可能没有意识到，应变计就在您的房子周围。您的浴室秤内部有多个传感器，配置为称重传感器。当您踏上体重秤时，会对体重秤施加压力，从而将其转换为以公斤或磅为单位的体重测量值。
游戏控制器也使用基于应变计的力传感器，就像冰箱等一些家用电器一样。越来越多的家用电器“联网”的趋势正在推动越来越多的传感器进入其中。机器人真空吸尘器是另一种常用应变计的设备。
您可以看到应变计在我们周围无处不在。它们不仅仅是科学家或工程师使用的抽象工具，而且存在于我们的家庭、电器、电话、游戏、汽车、我们工作的地方以及几乎其他任何地方。它们测量的应变及其伴随的量（如应力、重量、负载和力）对于测量世界各地每个主要行业的无数应用至关重要。
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• SG-LINK-200-OEM 嵌入式无线应变/模拟传感器
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