KYOWA 共和的 KFB - 3 - 120 - C20 螺栓軸力用箔式應變片,核心依托金屬電阻應變效應,搭配適配螺栓測量的結構與電路設計,將螺栓軸力產(chǎn)生的機械形變精準轉化為可讀取的電信號,具體工作原理可分為四個關鍵環(huán)節(jié),且適配螺栓軸力監(jiān)測的特殊場景:
形變感知:貼合螺栓傳遞軸力形變
該應變片采用 3mm 短柵長的單軸設計,能貼合螺栓表面的弧形輪廓完成安裝。使用時通過高強度環(huán)氧膠將其固定在螺栓特定位置,粘結層固化后可形成牢固結合(粘結強度達 2.5N/mm2 以上)。當螺栓受軸力緊固或工作中承受載荷時,會產(chǎn)生微小的拉伸或壓縮形變,這種形變會通過粘結層完整傳遞給應變片的敏感柵,確保敏感柵與螺栓同步形變,為后續(xù)測量奠定基礎。
電阻變化:基于應變效應轉化信號
其敏感柵由高穩(wěn)定性的銅鎳合金箔經(jīng)精密蝕刻制成,該合金的應變靈敏度系數(shù)約為 2.1。依據(jù)電阻應變效應,敏感柵隨螺栓形變時,自身的長度和橫截面積會發(fā)生對應改變:螺栓受軸力拉伸時,敏感柵被拉長、橫截面積變小,電阻值增大;螺栓受力壓縮時,敏感柵縮短、橫截面積變大,電阻值減小。且電阻變化量 ΔR 與初始電阻值 R?的比值,和螺栓的應變 ε 呈穩(wěn)定線性關系,滿足公式 ΔR/R?=K×ε(K 為靈敏度系數(shù)),這一步實現(xiàn)了機械形變到電阻信號的轉化。同時其 C20 規(guī)格優(yōu)化了敏感柵排布,能減少橫向力干擾,讓電阻變化更精準對應螺栓軸力產(chǎn)生的形變。
溫度補償:抵消環(huán)境干擾保障精度
螺栓常處于溫度波動環(huán)境,而溫度變化會使螺栓基體和敏感柵各自產(chǎn)生不同熱脹冷縮,易引發(fā)額外電阻變化導致誤差。該應變片的 C20 規(guī)格專門針對線膨脹系數(shù) 20×10??/℃的金屬構件優(yōu)化,通過集成補償電阻形成溫度補償網(wǎng)絡。在 - 20℃~80℃的工作溫度范圍內(nèi),可有效抵消溫度波動帶來的附加電阻變化,確保電阻變化僅由螺栓軸力引發(fā)的形變導致,將測量誤差控制在 ±0.1% 以內(nèi)。
電信號轉換與數(shù)據(jù)輸出:完成量化讀取
該應變片標稱阻值為 120Ω,適配多數(shù)通用應變儀。使用時將其接入應變儀的惠斯通電橋電路,由于敏感柵的電阻變化量通常為毫歐級,惠斯通電橋可將這種微弱的電阻變化轉化為易于測量的電壓信號,同時還能進一步抑制干擾。隨后鍍銀銅芯引出線會快速傳導電壓信號(減少傳輸損耗),經(jīng)應變儀放大、濾波后,傳輸至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)再依據(jù)預設標定參數(shù),將電壓信號換算為對應的應變值,最終輸出可直接讀取的數(shù)據(jù),工作人員即可通過該應變值反向推算出螺栓所承受的軸力大小。