引言
材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。20世紀(jì)70年代，人們把信息、材料和能源作為社會(huì)文明的支柱。而到現(xiàn)代社會(huì)，材料已成為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)和人民生活的重要組成部分。
材料科學(xué)的發(fā)展在很大程度上依賴于檢測技術(shù)的提高。每一種新儀器和測試手段的發(fā)明創(chuàng)造，都對(duì)當(dāng)時(shí)新材料的出現(xiàn)和發(fā)展起到了促進(jìn)作用。檢測技術(shù)同時(shí)又是控制材料工藝流程和產(chǎn)品質(zhì)量的主要手段，使用傳感器，利用物理、化學(xué)或生物原理探究材料在各種外力作用下產(chǎn)生的應(yīng)變、應(yīng)力、強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等，從而達(dá)到控制產(chǎn)品質(zhì)量的目的。在接下來的文章中我們就陸續(xù)為大家介紹普源精電科技股份有限公司（RIGOL）產(chǎn)品在材料應(yīng)力檢測過程中的應(yīng)用案例。
圖一經(jīng)典應(yīng)力裂紋
應(yīng)力測試
材料力學(xué)是研究材料力學(xué)性能及其變形規(guī)律的學(xué)科，而應(yīng)變應(yīng)力則是材料力學(xué)中的重要概念。應(yīng)變是材料在受到外力作用下產(chǎn)生的形變量，而應(yīng)力則是材料單位面積上的內(nèi)力。應(yīng)變應(yīng)力的研究對(duì)于材料的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用具有重要意義。
此外，應(yīng)力測試在建筑學(xué)中也是一個(gè)必不可少的過程。在這里應(yīng)力測試一般是指在建構(gòu)筑物施工過程中，如鋼結(jié)構(gòu)安裝、卸載、改造、加固，混凝土澆筑等過程，采用監(jiān)測儀器對(duì)受力結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化進(jìn)行監(jiān)測的技術(shù)手段，在監(jiān)測值接近控制值時(shí)發(fā)出報(bào)警，用來保證施工的安全性，也可用于檢查施工過程是否合理。
應(yīng)力測試的方法有以下幾類：
電阻應(yīng)變測量法：利用電阻應(yīng)變計(jì)測量應(yīng)力；
光彈性方法：利用光的彈性效應(yīng)測量應(yīng)力；
X射線衍射法：利用X光的衍射現(xiàn)象來測量應(yīng)力；
超聲法：利用超聲波在材料中的傳播特性來推斷應(yīng)力狀態(tài)。
其中電阻應(yīng)變測量法由于實(shí)施簡單，成本低廉，距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，是最廣泛的應(yīng)力測量方法。
圖二金屬電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)
電阻應(yīng)變片的基本構(gòu)造如圖二，它一般由敏感柵、基片、引線、蓋片等組成。敏感柵由高電阻系數(shù)的細(xì)絲彎曲而成柵狀，將其用粘合劑固定在基底上，而基片的作用是保證將構(gòu)件上應(yīng)變準(zhǔn)確地傳遞到敏感柵上去。
在測試時(shí)，將應(yīng)變片固定在被測試件的表面上，隨著試件受力變形，應(yīng)變片的敏感柵也獲得同樣的變形，從而使其電阻隨之發(fā)生變化，如圖三為應(yīng)變片在金屬伸縮時(shí)電阻值變化原理。通過一定測量線路將這種電阻變化通過儀表記錄下來，就能知道被測試件應(yīng)變量的大小。
圖三應(yīng)變片在金屬伸縮時(shí)電阻值變化原理
測試挑戰(zhàn)
在電阻測量應(yīng)變的場景中，直接用萬用表配合應(yīng)變片進(jìn)行測量無疑是最簡單的，萬用表本身兼具電壓、電流、電阻等常規(guī)物理量的測量，且本身還能自定義傳感器，進(jìn)一步方便測試。如圖5所示，可以直接用萬用表測試應(yīng)變片電阻。
圖五萬用表測電阻示意圖
應(yīng)力應(yīng)變的測量往往是需要多個(gè)測試點(diǎn)同時(shí)測量，特別是建筑過程中更是需要成百上千個(gè)測試點(diǎn)進(jìn)行分布式測量。而由于一臺(tái)萬用表只能進(jìn)行一項(xiàng)測試，如果應(yīng)變片的數(shù)量較多，那就得為每一個(gè)應(yīng)變片配置一臺(tái)測量萬用表，如圖6所示。
并且在實(shí)際測量場景中，如果想要進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，萬用表雖然本身支持程控?cái)?shù)據(jù)遠(yuǎn)程讀取，但復(fù)數(shù)臺(tái)的萬用表一臺(tái)臺(tái)讀取無疑也會(huì)給數(shù)據(jù)匯總帶來困難。
