在電阻的各種安裝方法中，粘貼法應用多。應變計粘貼質(zhì)量的好壞，是決定應變測試成功與否的關鍵因素之一，因此，粘貼時必須嚴格按照粘貼的工藝流程進行操作。
一、 應變計粘貼和防護的工藝流程：
（1）應變計選擇→（2）膠粘劑選擇→（3）構件打磨→（4）表面清洗→
（5）畫線定位→（6）應變計清洗→（7）涂敷底膠→（8）應變計粘貼→（9）加熱固化→（10）貼片質(zhì)量檢查→（11）引線連接→（12）質(zhì)量檢查→（13）常溫及溫度性能補償→（14）質(zhì)量檢查→（15）性能測試→（16）防護處理。
二、應變計粘貼工藝方法
使用不同粘結劑粘貼應變計的工藝是有差異的，這里我們只對其中的一些共同性的內(nèi)容加以介紹。
（1） 應變計的準備
應變計的準備是指應變計的選擇、應變計檢查和應變計表面處理。應變計的
選擇我們在前面已經(jīng)做了專門介紹，這里僅介紹其它兩方面的內(nèi)容。
a. 應變計檢查：包括外觀檢查和阻值檢查
外觀檢查主要看基底和蓋層有否破損，敏感柵有否銹斑，引線有無折斷的危
險，敏感柵排列是否整齊，有無短路、缺口、斷柵、劃傷和變形，基底是否有氣泡、皺折、坑點存在。北京發(fā)明
測量電阻應該到0.1Ω。
b. 應變計表面處理
應變計在使用前，要用脫脂棉浸無水乙醇擦洗，注意兩面都要清洗，對沒有
蓋層的應變計，要順著敏感柵的方向輕輕擦洗，洗凈后用紅外線燈或其它烘干裝置烘干備用。
（2） 粘貼表面的處理
為了使應變計粘貼牢固，需要對粘貼表面進行機械、化學處理、處理范圍約
為應變計面積的3-5倍。
先除去油污、銹斑、氧化膜、鍍層、涂料等，根據(jù)試件材料選用粒度為220-400#的砂紙進行打磨，并打出與貼片方向呈45°角的交叉條紋，然后用浸有丁酮或丙酮的脫脂棉球清洗打磨部位，并用無水乙醇清洗至棉球上不見任何污漬為止。注意，擦洗時要沿單一方向進行，不要來回交替擦拭。清洗干凈的表面要避免再次污染（如用嘴吹氣）及手觸摸，待溶劑揮發(fā)表面完全干燥后立刻貼片。
為保證應變計粘貼位置的準確，可用無油圓珠筆芯或劃針在貼片部位輕輕劃出定位線。劃線時，線不能劃到應變計貼片部位下面，避免對應變計產(chǎn)生損傷。經(jīng)過劃線的試件表面需用丙酮、無水乙醇、丁酮、三氯乙烷、異丙醇等溶劑對貼片試件表面單項清洗，并及時擦干或烘烤干，避免表面有油污殘留或溶劑殘留，對貼片質(zhì)量產(chǎn)生致命性影響；貼片時， 北京發(fā)明盡量保證應變計的位置準確，刷膠均勻性，膠量控制適量等；然后蓋上聚四氟乙烯薄膜，用手指均勻擠壓應變計，排除多余膠液和氣泡，同時，輕輕撥動應變計，調(diào)整應變計位置，使其定位準確，真實反映測量點的應變。
（3） 底膠處理
許多粘結劑要求涂底膠，并經(jīng)適當?shù)臒峁袒幚?。底膠面積約為應變計面積
的1.5倍。
底膠一般采用與貼片膠相同的粘結劑，厚度應控制在0.01-0.03mm并按相應的固化參數(shù)進行充分固化。
在滿足粘合和緣強度的前提下，粘結層（包括底膠）越薄越好，因為這樣可以保持較強的傳遞應變能力，減少膠層的不均勻性，降低蠕變和靈敏系數(shù)分散。有些粘結劑不需要涂刷底膠，如H-600、H-610等，這些粘結劑的粘結力強，緣強度高，蠕變小，特別適合制造傳感器和應力分析。
（4） 應變計粘貼
應變計粘貼是整個貼片過程中關鍵的步驟，對測試精度有影響。粘貼
前，對所需的工具、量具（如鑷子、刀片、玻璃板）用丙酮清洗干凈，戴上潔凈的細紗手套，用化妝筆在試件表面貼片部位和應變計基底上分別涂刷粘結劑，稍稍晾干，待膠液略有發(fā)粘時，將應變計的中心線對準試件的定位線準確的貼上，蓋上一層聚四氟乙烯膜，沿應變計軸線方向用手指滾壓3-4次，排凈氣泡并擠出多余膠液，按所用粘結劑的要求自然干燥適當時間后揭掉聚四氟乙烯薄膜。注意，帶有引線的應變計要從無引線的一端開始揭起，用力方向盡量與粘貼表面平行，以防將應變計帶起。
粘貼完畢后，要對應變計進行認真檢查，發(fā)現(xiàn)基底有損壞，敏感柵有變形、斷路、短路，貼片位置不正確，有氣泡，局部沒貼上，緣強度不夠等問題，應及時排除，或鏟除重貼。
（5） 固化
目前外常用的粘結劑大多數(shù)都需要加熱固化。溫度、時間和壓力是固化
的三要素，這三者都應嚴格按粘結劑的相應固化工藝規(guī)范加以保證。
應變計的加壓一般是在其上依次鋪墊聚四氟乙烯薄膜、硅橡膠板，再用夾具
或壓塊加壓，對復雜型面，可用專門夾具加壓，砂袋、捆扎加壓也常常被采用。
為有效地消除內(nèi)應力，一般在卸壓后將溫度升到高出加壓固化溫度30℃左右，保溫1-2小時進行穩(wěn)定化處理，具體的貼片固化參數(shù)可參考相應的貼片膠介紹，如H-600，貼片工藝為：初固化，加壓0.1-0.3MPa，升溫至135℃，保溫2小時，然后降溫到室溫卸壓，再升溫至165℃，保溫2小時，后降到室溫即可。
（6） 粘貼質(zhì)量檢查
加溫固化后，對應變計的粘貼質(zhì)量要作認真檢查，檢查項目有：
a. 應變計粘貼前后阻值的變化；
b. 緣電阻；
c. 片內(nèi)是否有殘余的氣泡；
d. 貼片位置準確與否；
e. 有否斷路、短路或敏感柵變形。
三.組橋或焊接
如果在應變計表面焊接，焊接前，應用水砂紙或含砂橡皮輕輕擦除焊端表面
殘留膠液和氧化物，并清洗干凈，方便焊接，避免破壞焊端；焊接溫度不能太高（常溫應變計不能超過250℃），焊接時間不能太長，應迅速焊接，避免高溫對應變計焊端產(chǎn)生損傷，降低緣強度等。焊接引線應采用柔軟，材質(zhì)不能太硬的線材，以免長時間受力時，線材損壞或脫落；盡量在應變計焊端和接線端子之間的連接線上留出應力釋放環(huán)，避免試件或彈性體長期受力或溫度發(fā)生較大范圍變化時，在連接線上形成內(nèi)應力集中，造成引線拉斷，使橋路或電路斷路。
焊接后，助焊劑應清洗干凈，不能有殘留，以免對應變計的緣強度和阻值產(chǎn)生影響。完畢后，應對其緣強度再次進行測量。
四、性能測試（主要針對傳感器）
（1）加載性能測試
傳感器裝夾準確，無松動現(xiàn)象；加載點，無移位，是點對點加載；加載儀器自動加載，測試儀器采用自動巡檢方式，減少人為因素的影響；線路連接完好，無接觸不良、虛焊等現(xiàn)象。
（2）溫度性能測試
模擬環(huán)境的溫度設備控溫精度要高，符合傳感器測試要求，無溫度梯度、瞬變等現(xiàn)象；根據(jù)傳感器體積大小確定保溫時間，必須使被測傳感器內(nèi)部溫度均勻、恒定，達到要求的溫度值，避免在傳感器彈性體內(nèi)部產(chǎn)生溫度臺階；濕熱條件下的測試，必須使周圍環(huán)境的溫度、濕度達到規(guī)定的要求。
（3）環(huán)境要求
室內(nèi)環(huán)境條件必須達到標準要求，減少環(huán)境對傳感器的影響。
五、防護處理
對已安裝好的應變計采取可靠實用的防護措施，是保證應變計正常工作，提高測試精度的有效途徑。應變計防護的根本途徑，是利用一定的材料或介質(zhì)將應變計連同其附件與惡劣環(huán)境隔開，所以先在應變計安裝和使用過程中，謹慎、細心地操作，保持不用手直接接觸就是一種有效的防護措施；其次就是利用涂敷保護層來進行防護，應變計的防護一般可選用AZ-709膠，對裸露部份進行防護，要求涂刷均勻，然后覆蓋南大703、704、D04等硅橡膠即可。
應變計使用中容易出現(xiàn)的問題和對策
一、 零點漂移
我們知道在應變計應用中容易出現(xiàn)，也是難控制的就是零點漂移，零點
漂移受各種因素的影響，以下我們就詳細進行分析。
（1） 緣電阻的影響
緣電阻是應變計的重要電性能指標，它的大小表現(xiàn)直接的就是應變計的
零點漂移。所謂緣電阻就是應變計敏感柵與被測構件或彈性體之間的電阻，如果緣強度降低或較低時，敏感柵和構件之間或彈性體之間就會有漏電流產(chǎn)生，進而影響到應變計的零點穩(wěn)定性，即為漂移。那么產(chǎn)生這一問題的因素有哪些，如何解決，是我們所關心的。
a. 應變計焊接后，助焊劑未清洗或清洗不干凈，引起緣強度下降。因助
焊劑一般是活性好、浸潤性好的材料，利于焊錫和焊端結合，但它也往往是一種離子物體，如果沒有進行清洗或清洗不徹底，陽離子就會進行遷移，引起緣強度不能滿足要求。
b. 應變計焊接時由于烙鐵漏電或溫度過高、時間過長，引起應變計基底擊
穿，造成緣強度下降。針對這一問題，在使用烙鐵時必須對其進行檢測，保證其焊接端的緣強度，以避免產(chǎn)生擊穿現(xiàn)象或?qū)θ松碓斐蓚?；焊接時保證溫度不能超過230℃，短時多次焊接，避免基底產(chǎn)生異化擊穿。
c. 應變計受潮造成緣強度下降。這一現(xiàn)象主要由于應變計應用時防護不
好或應用過程中環(huán)境溫度過大造成，這種漂移與a較為類似，所以在應用過程中，必須要將環(huán)境溫度控制在60%以內(nèi)；在應用時必須對應變計進行防護，避免水汽侵入，影響應變計穩(wěn)定。
d. 應變計被刺穿，造成緣強度下降。這一問題主要是在貼片或組橋過
程中形成，如有堅硬物體夾持應變計或構件、彈性體表面毛刺、劃痕等刺穿應變計或焊接時烙鐵頭過于尖利刺穿應變計等。
（2） 貼片缺陷造成的影響
這一問題主要在貼片過程中形成。
a. 貼片后存在虛空現(xiàn)象，造成應變計零點漂移。這一現(xiàn)象主要表現(xiàn)為對光
檢查時，就會發(fā)現(xiàn)應變計基底背面有異物感、發(fā)花，同時用軟的物體對應變計施加力時，應變計電阻值就會發(fā)生變化，而去掉時，阻值很快就會恢復。而由于虛空，造成應變計加電時局部熱量增加產(chǎn)生熱漂移所致。
b. 貼片時膠層太厚或貼片后產(chǎn)生膠棱、鼓包等，造成應變計零點漂移。
這一現(xiàn)象主要表現(xiàn)為應變計背部有層次感、周圍膠液殘留較多、固化后留有膠棱、鼓包。造成這一現(xiàn)象的主要原因是構件表面清洗不干凈有顆粒或膠液涂刷不均勻或膠液過多。
（3） 應變計浮柵或密封層脫起，造成應變計零點漂移。
a. 應變計浮柵。主要表現(xiàn)為側(cè)光觀察應變計時，發(fā)現(xiàn)應變計表面有針狀亮
點或用顯微鏡觀察時敏感柵有扭曲現(xiàn)象。造成這一問題可能是環(huán)境溫度過大或清洗溶劑含水量過大，造成應變計受潮所致。
b. 密封層脫起。主要表現(xiàn)為密封層有部份或全部脫起，造成這一問題的主
要原因是密封層與敏感柵的粘結力不夠所造成，引起敏感柵散熱不均勻。
二、貼片后阻值異常
一般情況下，應變計貼片后其阻值會有微小變化或不變，但有時用戶會反映
應變計阻值發(fā)生很大變化，造成這問題的因素有以下幾點：
（1） 加壓固化時加壓力過大，造成貼片后阻值異常，適當降低加壓力，推
薦用戶加壓力范圍0.15MPa-0.3MPa。
（2） 加壓時加壓力不均勻，造成應變計敏感柵變形而阻值異常，這一問題
主要是加壓夾具不規(guī)范，使應變計受力不均勻所致。
（3） 工裝設計的曲率半徑與構件不吻合，造成應變計變形或鼓包而阻值異
常。
（4） 使用一段時間后，阻值發(fā)生異常。這一問題主要是應變計內(nèi)部有氣泡
或個別虛空或焊接時有不可靠因素存在等。
三、貼片后表面缺陷
從前述的內(nèi)容中可以看出貼片的主缺陷有虛空、鼓包、膠層不均勻、膠層過厚、膠棱、壓坑、變形等，其中鼓包、壓坑只要不在敏感柵受力部位，均可以使用。針對這些缺陷，一定要在貼片后進行外觀檢查，剔出有缺陷的，保證貼片質(zhì)量。同時應對阻值、緣電阻進行檢查，以免后道工序的浪費。
電阻應變片及其粘貼方法
一、 電阻應變片的種類和基本性能
應變片的種類很多。有電阻絲式、箔式、半導體、高溫、低溫、溫度自補償
等。電阻值一般為60-1000歐姆。在結構試驗中常用的是電阻絲式應變片?，F(xiàn)將幾種應變片作一簡要介紹。
（一）電阻應變片的種類
1. 電阻絲式應變片
電阻絲式應變片的材料目前廣泛使用的是康銅絲及鎳鉻絲（性能見表1）。因其溫度系數(shù)小，電阻系數(shù)大，應變靈敏度大，易于加工和焊接。
電阻絲式應變片按電阻絲纏繞形式可分為繞絲式和短接式兩種（如圖1所示）。將電阻絲做成所需長度（稱為應變片標距），再拐彎幾次。制成格柵狀。通常絲直徑約0.02-0.1毫米。用彈性的膠粘于具有緣性的紙片上（稱紙基應變片），或膠膜片上（稱膠基應變片），在電阻絲始端和末端用錫焊接引出線，以便與電源相連。在電阻絲上蓋有一層強度高、韌性大的香煙紙（紙厚為0.015-0.02mm）或膠膜，也有的在膠膜上再蓋一層細氈，用來熱。這種應變片價格，易于粘貼，目前在結構試驗中大量采用，其規(guī)格如表2.
2. 箔式應變片
箔式應變片用厚為4-10μ的康銅箔或鎳鉻箔片，用照相腐蝕法制成。可制成任何復雜形狀，尺寸準確，是應變片發(fā)展方向之一，但價格稍高。
3. 半導體應變片
半導體應變片是用硅型或鍺型半導體材料制成的。它的靈敏系數(shù)比絲式片和箔式片約高50倍。但它的電阻應變特性非線性較大，并且其溫度系數(shù)很大，價格很貴，操作技術要求高。除特殊要求外，一般應力測量不采用。
常用電阻絲合金性質(zhì) 表1
|
合金 |
成分 |
Φ0.0025mm時之每M電阻數(shù)值Ω |
電阻溫度系數(shù)10-6/℃ |
電阻系數(shù)ρ Ω·MM2/M |
制作難易 |
Kε |
|
康銅 |
60Cu·40Ni |
930-980 |
2 |
0.47-4.9 |
十分容易 |
2.0 |
|
錳銅 |
84Cu·12Mn·4Ni |
750-800 |
0 |
0.42-4.4 |
十分容易 |
0.47 |
|
鎳鉻 |
80Ni·20Cr |
1250-2000 |
400 |
0.9-1.1 |
容易 |
2.2-2.3 |
|
鎳鉻鐵 |
64Ni·11Cr·25Fe |
2100-2200 |
___ |
___ |
稍難 |
2.5 |
（二）電阻應變片的基本性能
1. 電阻應變片的靈敏系數(shù)
貼在構件上的電阻應變片，由于構件產(chǎn)生應變。應變片產(chǎn)生了微小的電阻變化。電阻變化率（△R/R）與應變（ε=△L/L）之比稱為應變片的靈敏系數(shù)（K）。根據(jù)推導，電阻絲單絲的靈敏系數(shù)KS主要與電阻絲材料的波桑比有關，因而為一常數(shù)。通常所用的柵狀電阻絲應變片，由于電阻應變片兩端的阻絲有圓弧彎轉(zhuǎn)部分，所以不僅沿電阻絲方向的應變能使應變片產(chǎn)生電阻變化，而垂直于電阻絲方向的應變亦使應變片產(chǎn)生部分電阻變化。這種現(xiàn)象稱為應變片的橫向效應。因此應變片的靈敏系數(shù)與電阻絲單絲的靈敏系數(shù)有所不同，但仍接近于常數(shù)。
應變片的靈敏系數(shù)還受應變片膠水的影響。通常應變片規(guī)格上所寫的靈敏系數(shù)都是工廠抽樣實測的數(shù)值。
為了檢查應變片的靈敏系數(shù)是否正確?？梢栽诩儚澢鷺藴柿海ㄈ鐖D2所示）或懸臂等強度標準梁上用應變儀測定。
圖2是純彎曲標準梁裝置的示意圖。以此方法為例說明測定方法如下。
在梁的跨中上下面貼上兩片（半橋兩片工作）要測定靈敏系數(shù)K值的應變片，在梁的跨中安置一個千分表測定梁的撓度。由于梁的幾何尺寸是已知的，所以可以推導出跨中撓度與其應變的關系式為：d=εL2/4h
式中：h—為標準梁的高度；
L—為標準梁的跨度（見圖2）；
ε—為標準梁跨中的應變。
如果給梁一個應變ε1 ，即可計算出一個相應的撓度d1 ，亦即當旋轉(zhuǎn)加荷螺絲使梁產(chǎn)生撓度d1時，則梁上產(chǎn)生一個已知應變ε1 。此時，如果將應變儀上應變讀數(shù)盤對準ε1 ，調(diào)整靈敏系數(shù)K度盤，使儀器達到平衡，則此時K度盤上所指的值即為所測應變片的靈敏系數(shù)值K1 。
由于K度盤不易讀準確，通常是將應變儀上的K度盤對準任意數(shù)值K任，再讀應變值為ε任。根據(jù)應變儀的設計結構原理：
△R/R = K1·ε1 = K任·ε任
因此即可算出所求的K1 為：
K1 = K任·ε任 / ε1
式中： ε1 —已知梁上的應變值，由千分表測定。
K任 —測定時應變儀上的靈敏系數(shù)；
ε任 —當梁的撓度為d1 時的實測應變值（因半橋兩片工作，所以應取應
變儀讀數(shù)除以2）。
為了減少應變片的橫向效應，有短接式應變片。短接式應變片系將應變片兩端圓弧彎轉(zhuǎn)部分改用粗短導線連接。此種片橫向效應很小，但制造工藝較復雜。
2. 電阻應變片的蠕變
由于固化膠水具有可塑性，同時又受到電阻絲反抗變形的作用，所以當電阻絲變形時，經(jīng)過一段時間后，電阻絲的變形就減小一些，這樣使得試件的應變和電阻絲的應變不完全一致，相差△ε，如圖3所示。這種現(xiàn)象叫電阻應變片的蠕變。
蠕變可用百分比表示：
D = △ε/ ε試件×
一般情況下，經(jīng)過30分鐘以后△ε基本不變，在一小時內(nèi)蠕變百分比D一般不超過0.1%（儀器、導線的溫濕度誤差除外）。
蠕變大小主要取決于膠水的質(zhì)量及固化的程度。在不同溫度下，不同牌號的膠水，蠕變值也是同的。在室溫范圍內(nèi)一般蠕變較小，在30℃以上蠕變較大，為了消除蠕變現(xiàn)象，在試驗前可以進行幾次反復加荷。
3. 電阻應變片的滯后性
粘貼在試件上的應變片，當承受應變變化時，其輸出與應變之間的往復路線不完全相同。是一個封閉曲線，如圖4所示，這種現(xiàn)象稱作應變片的滯后性。
應變片的滯后現(xiàn)象與應變片的特性和粘貼技術以及被測試件的材料等因素有關。經(jīng)幾次反復加荷后，滯后現(xiàn)象可以減小。
4. 電阻應變片的溫度特性
應變片中的電阻絲，不僅因應變產(chǎn)生電阻變化，由于溫度變化也會引起電阻 的變化，電橋產(chǎn)生與溫度成比例的輸出。這個現(xiàn)象叫熱輸出或稱溫度引起的零點漂移。所以在測量應變時必須考慮溫度補償。鎳鉻絲應變片如試驗中工作片與補償片之間溫度相差1℃，就要產(chǎn)生200με。但康銅絲應變片的溫度影響較小。還有由于試件和應變片的線膨脹系數(shù)不同，電橋亦會產(chǎn)生熱輸出。目前，溫度補償一般是采用在電橋內(nèi)接溫度補償片的方法。溫度補償片貼在與試件相同材料但不受力的試件上。另外一種方法是采用溫度自補償片。在，這種溫度自補償片正在逐步推廣使用。
（三）電阻應變片的選擇
電阻應變片種類繁多，在實際使用時，按測量的要求選用。一般從以下幾方面來考慮：
1.測量時的溫度范圍
對紙基應變片，使用限溫度一般不超過60℃。對于膠基應變片、箔式
應變片和半導體應變片。zui高使用溫度一般為100℃。
2.測量的環(huán)境條件
選擇應變片時要考慮應變片的防潮問題。在潮濕情況下使用應變片應盡可能選用膠質(zhì)基底應變片。
3.應變片標距的選擇
對于均勻材料（如鋼、有機玻璃等）作成的試件，可選用標距為5-10毫米的應變片。對于非勻質(zhì)材料（如混凝土）的試件，應變片的標距應大于混凝土骨料zui大粒徑的3-4倍。一般采用的標距為40-150毫米。對混凝土試件采用過小標距的應變片會產(chǎn)生較大的誤差（見圖5）。
4.應變片電阻值的選擇
應變片的電阻值，小標距片通常為117-125歐姆，長標距片為300-600歐姆。所選應變片的阻值應在應變儀使用的阻值范圍內(nèi)，例如國產(chǎn)YJ-5型靜態(tài)應變儀使用應變片的阻值范圍為100-600歐姆。
另外根據(jù)電橋的供電橋壓的大小和應變片阻值，校驗應變片的zui大電流，一般應變片的zui大允許電流可參考表3.
應變片允許電流參考表 表3
|
電阻絲, 直徑（毫米）<, /SPAN> |
0.02 |
0.025 |
0.03 |
0.05 |
0.08 |
0.1 |
|
應變片允許電流（毫安） |
12.5 |
25-35 |
30 |
30-100 |
200 |
300 |
二、電阻應變片使用的粘接劑
（一）電阻應變片使用的粘接劑的選擇原則
應變片粘貼在試件上，試件產(chǎn)生的應變是通過粘接層傳遞到電阻絲上的。由于環(huán)境的溫度、濕度等因素的影響，粘接劑種類的不同，可能產(chǎn)生粘接層軟化，收縮或膨脹，從而使應變傳遞發(fā)生變化。為了使應變片能接受到實際的應變，保證測量精度，必須重視粘接劑的選擇。選擇粘接劑一般考慮以下因素：
1.粘接劑能使應變片與試件粘接牢固，操作簡單。
2.粘接后，較短時間里粘接層即具有較大的剪切強度。
3.不含雜質(zhì)，化學穩(wěn)定性能好，蠕變小。即使長期使用，粘接強度不變。
4.粘接劑干燥或固化后，電氣緣性能好，溫濕度變化時緣性能變化小。
5.在變形過程中，必須有很高的抗拉能力。其彈性模量應大于電阻絲的彈性模量。
6.對試件表面無腐蝕性及溶解性。
（二）目前土建試驗中常用的幾種粘接劑
1.硝化纖維類粘接劑
硝化纖維粘接劑即是賽潞潞膠。這是一種熱可塑性的粘接劑?？扇苡诙鄶?shù)有機溶劑（酒精、丙酮）中。應變片的粘接靠溶劑蒸發(fā)，以得到必要的粘接強度。這種粘接劑在常溫下便能干燥。但是，為了促進干燥，可根據(jù)溶劑的沸點，用較低的溫度進行加熱。使用溫度范圍是-50—+80℃。但這種粘接劑吸濕性稍大，由于吸水或吸濕，使粘接層膨脹，緣低。如在混凝土上使用，要涂底層。這種膠的配方很多，我們過去采用的配方是：硝化纖維片2克，乙酸乙脂30克，乙酸丁脂12克。但目前我們很少使用。北京西城區(qū)半導體器件廠采用這類膠制作應變片，其配方為：硝化纖維片8%,松香2%，丙酮30%，稀料（香焦水）30%，乙醚30%.
2.環(huán)氧樹脂類粘接劑
環(huán)氧樹脂膠是用環(huán)氧樹脂，摻入固化劑加熱聚合的。它與其它樹脂膠相比，粘貼的材料范圍廣，品種多。
這種樹脂固化時體積變化小，特別是常溫固化時，收縮量很小。因選用的樹脂種類和固化劑的不同，其固化過程的溫度要求也不同，分為常溫固化及加熱固化兩種。固化后粘接層抗剪強度為1-2㎏/m㎡，加熱固化的粘接強度較大。這種粘接劑對紙基和膠基應變片及箔式應變片均適用。它適合于所有金屬（但對含炭量多的鑄鋼，石墨等其粘接力很低）、玻璃、塑料（聚四氟乙稀、氯乙稀、聚乙稀等除外）、瓷器等材料，均有良好粘接性能。這種粘接劑吸水率比較小，耐化學侵蝕性能好，可做防潮劑。
粘接劑由于使用的固化劑種類不同，其耐熱性能也不同，一般耐熱溫度為70-140℃。耐熱溫度高的粘接劑，其固化過程所需要的溫度也高，固化時收縮量也大。若在粘接劑中摻入適當?shù)奶盍蠒r,其固化時的收縮量可以減小，同時提高了熱傳導系數(shù)和抗剪強度。我們試驗室所用6101#環(huán)氧樹脂是屬于常溫固化類的，使用的固化劑有低分子聚酰胺和乙二胺（固化劑）加二丁脂（增韌劑）兩種。用聚酰胺做環(huán)氧樹脂固化劑，可以起增塑柔韌作用，比用乙二胺作固化劑的固化時間長，所以可以給人以較長操作時間（約40分鐘），而且，由于低分子聚酰胺用量的百分比范圍較寬，對稱量準確的要求不高，便于配制。此種配膠無揮發(fā)物質(zhì)，所以固化后不留下孔洞，緣好，并且具有良好的抗腐蝕性、耐水性、耐磨性、化學穩(wěn)定性。在常溫下固化，可以不用紅外線燈烤。此種粘接劑的配方見表4。
另外，我們還用“914”室溫快速固化環(huán)氧粘接劑，它由環(huán)氧樹脂和胺類固化劑組成：該粘接劑分為A、B（即樹脂、固化劑）兩部分。使用非常方便，只要近似按比例擠出混合使用即可。緣、防潮均好。
3.氰基丙稀酸類粘接劑
目前使用的501膠、502膠是屬于氰基丙稀酸類粘接劑。它是一種不含溶劑的無色透明的液體，流動性好。是在常溫下吸收空氣中的微量水份進行固化。使用時僅用手指加壓0.5-1分鐘便能固化。所以現(xiàn)場使用很方便，短時間內(nèi)可粘貼數(shù)量較多的應變片。不論是紙基片、膠基片、或箔式應變片均可以使用。但作長時間的應力測定或反復作用的應力測定時，其粘接力多少有些下降，防潮性稍差些。
4.其它類粘接劑
如BΦ-2膠、BΦ-4膠、BJI-2膠、BJI-4膠等，因要加溫固化，使用不方便。
常用聚合型粘接劑 表4
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粘接劑名稱 |
配 比 |
使用溫度 |
備注 |
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環(huán) 氧 樹 脂 粘 接 劑 |
貼片用： 環(huán)氧樹脂：乙二胺：二丁脂 =：7%：5% 封緣用： 環(huán)氧樹脂：乙二胺：二丁脂 =：8-10%：10-15% |
＜177℃ |
1.配比的比例是重量比 2.溶于丙酮，甲苯，不溶于無水酒精 |
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貼片用（成半固化狀態(tài)）： 環(huán)氧樹脂：低分子聚酰胺 =：50-80% 封緣用（成全固化狀態(tài)）： 環(huán)氧樹脂：低分子聚酰胺 =：90-110% |
-70℃～+120℃ |
同上 |
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502膠 |
氰基丙烯酸乙脂加少量增塑劑 |
-50℃～100℃ |
1.應避光低溫（＜5℃）保存，保存期三個月。 2.冬季使用時試件需加溫，否則不易粘貼。 |
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914膠 |
樹脂A：固化劑B=6：1 （重量比） 樹脂A：固化劑B=5：1 （體積比） |
+60℃～-60℃ |
1.可長期貯存。 2.每次配制后在五分鐘內(nèi)用完，配制量不宜過多，不宜作大面積粘貼。 |
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BJI-4 |
聚乙稀醇縮甲乙醛：K-211膠：溶劑=3g:2g:38CC (溶劑配比為：氯化苯：異戊醇：乙二醇乙醚=1：1：1) |
70℃～80℃ |
聚乙稀醇縮甲乙醛配制較復雜，市場上無供應，上海華東電子儀器廠用此膠專作傳感器用。 |
三、電阻應變片的粘貼方法
（一）電阻應變片的檢查
在粘貼電阻應變片以前，先要對應變片的質(zhì)量和主要參數(shù)-電阻值、靈敏系數(shù)等進行檢查。
1.外觀質(zhì)量檢查
應變片的外觀質(zhì)量檢查，可用放大鏡來檢查應變片的電阻絲（或電阻柵）是否平直均勻，片內(nèi)有無氣泡、霉斑、銹點等缺陷，特別要注意絲柵圓角彎頭處是否規(guī)則，否則測定時將會引起較大的誤差。
2.電阻值檢查
先用萬用表的歐姆擋檢查應變片有否斷線或短路，然后用惠斯登電橋測量其電阻值。所測量電阻值與名義電阻值之差應小于±0.5%，如超過此誤差值時，很可能應變片中電阻絲已經(jīng)開始發(fā)霉，焊接觸點存在問題，或有隱患，不能使用。
將測量后的應變片，在靈敏系數(shù)相同條件下，按電阻大小進行分組。當每組應變片采用同一公共補償片時，其電阻值之差不宜大于1歐姆，而補償片的阻值應取中值，以免應變儀的橋臂阻值相差太大而不能進行預調(diào)平衡。
3.靈敏系數(shù)的檢查
如果為了提高測量精度，對每批應變片的靈敏系數(shù)值宜進行檢查測定。測定方法如前述。
（二）電阻應變片的粘貼方法
為了保證應變片和試件表面粘貼牢固，試件變形時兩者不發(fā)生任何滑移，必須認真貼片。不同類型的應變片，不同類型的粘接劑及被貼試件材料的不同，粘貼的方法也不同，但粘貼的工序基本相同，大致如下：
1.處理試件表面
（1）平整試件表面
在制作試件時對試件表面提出質(zhì)量要求，如混凝土澆注時，在測點范圍內(nèi)不應有麻面和氣孔。石膏和砂漿制作的試件不應有浮漿。如果沒有達到上述要求時（如有麻面），不宜用水泥砂漿抹平，改變測點位置，不然就得用噴漿方法墊平。對石膏和砂漿試件，要將浮漿去掉。然后用手提砂輪將表面磨去薄薄一層（厚1-2mm），再按一般方法將試件打磨到用手撫摸很平整，無凹凸現(xiàn)象為止。鋼材試件表面的鐵銹可用手持式電動砂輪、舊砂輪塊、鋼銼刀、鋼絲刷等去銹。去銹的長度應比應變片兩端各長2-3厘米。螺紋鋼在不損傷有效面積的條件下，磨去幾個螺紋，并沿圓周均勻去銹。用2#-3#鐵砂布打磨，然后再用0#鐵砂布將貼片位置表面打磨到▽3-▽4的加工精度，做到表面無銹斑、銹點、凹凸痕跡為止。鋼材表面如太粗糙應變片不易貼好，太光滑由于磨擦力不夠，應變?nèi)菀状蚧?。?0#鐵砂布在表面輕輕打出交叉的45°斜紋，對應變片的粘貼牢度及提高測量精度很有幫助。若打磨后不是立即進行貼片，則應在上述表面涂上凡士林或黃油以防銹。
（2）清洗試件表面
試件表面磨好以后，用丙酮、無水酒精進行清洗，如表面有油垢及銹時，應先用汽油洗去，然后再用丙酮、酒精清洗。后單方向清洗一次，至白紗布上沒有黑的痕跡為止。有機玻璃上不能用丙酮清洗。待其上溶劑完全揮發(fā)后再進行貼片。
（3）底層
在混凝土、石膏與砂漿上粘貼應變片時，應先用環(huán)氧樹脂膠做隔潮層，配方
可參照前面表4.底層的厚度為0.5-1mm，待底層完全干燥后用鐵砂布將其表面磨平。
另外也可將鋁箔紙（香煙錫紙，鋁箔紙等）剪成小條，預先貼在貼片位置上（包括引出線部分），做隔潮層。然后按一般方法貼片。
2.劃線
根據(jù)試驗方案，在試件上畫出每個測點的縱向和橫向中心線。在應變片兩端也要畫出縱向中心線，該線應與電阻絲平行，而不是與應變片的基底平行。
3.貼片
由于采用粘接劑不同，貼片的工藝也有差別。這是著重介紹一下502膠及環(huán)氧樹脂膠的貼片工藝。
（1）502膠使用方法
在混凝土和鋼材等金屬表面上，均可使用502膠粘貼應變片。貼片前，先剪好聚乙烯薄膜（比應變片大2-3倍），把應變片放在薄膜上，在應變片和試件表面上分別涂502膠。應變片上膠水不宜過多，以浸透為準。在空氣中暴露一段時間（約30秒）后，把應變片放在欲貼位置上，用手指把膠水從一端趕到有引出線的一端，然后放上海綿，用夾子夾住，或者在海綿上放木板用1-2㎏重物加壓，過數(shù)分鐘即可去掉。聚乙烯薄膜因與502膠不粘接，可在502膠固化后取下。一般在室內(nèi)放置24小時后即可做試驗。
操作時注意事項：
a.應變片正、反面不要搞錯（正面有引出線），貼片時在應變片反面涂膠，與試件相粘貼。
b.502膠固化很快，所以粘貼動作要迅速，以免暴露時間過長，膠水固化，粘貼不牢。
c.502膠防水性能差一些，所以不宜用于鋼筋混凝土構件中鋼筋上貼片。
d.膠水粘到手上時，可用硝基甲烷，二甲基甲醯胺，丙酮溶掉，如不慎濺于眼內(nèi)，切忌用水沖，可涂油質(zhì)眼藥膏即可脫落。
（2）環(huán)氧樹脂膠使用方法
根據(jù)前面表4配方，進行配膠。在試件表面貼片位置和應變片背面都涂上一層膠，把應變片貼在欲貼位置上，然后，蓋上聚氯乙烯薄膜，用手指把膠從一端趕到有引出線一端，放上海綿用夾子夾住，或重物加壓，等膠基本固化后再拿掉。在用手撳的時候，膠的厚薄要勻，不能太厚，一般貼片后48小時如果緣大于500MΩ即可做試驗。
操作時注意事項：
配膠時要注意加藥劑的順序，環(huán)氧樹脂中要先加增潤劑，后加固化劑。反之，將無法調(diào)制。隨配隨用，配好后要馬上使用，一次不要超過100克，以免超過固化時間，使用不完，造成浪費。
4.干燥
如果粘貼應變片的膠水干燥不好，則不能保證應變片與試件共同變形。同時應變片的緣電阻也將下降，使讀數(shù)產(chǎn)生漂移，因此，應變片貼好后，必須進行干燥處理。
應變片干燥方法大致可分為兩種：一種是自然干燥，另一種是人工干燥。采用人工干燥的方法進行烘烤，應進行一段自然干燥后再進行。如502膠可在貼片2-4小時后采用人工干燥方法。環(huán)氧樹脂膠可在貼片12小時后再進行人工干燥。
（1）常溫空氣中自然干燥
在溫度＞15℃和相對濕度＜60%時，可進行自然干燥，此法需要時間長（約48小時）
（2）人工干燥
當室溫低于15℃和相對濕度＞60%時，必須用人工干燥。
a.吹風機干燥
用吹風機干燥時，熱量比較集中，烘干時間短，溫度在40-50℃時只需一小時。吹風機離應變片距離不要太近，否則由于應變片過熱而使應變片基底烘焦而損壞。
b.烘箱中干燥
烘箱中的熱量比較均勻，一般在40-50℃時只需2-3小時即可，缺點是耗電
量大，僅適用于小試件的干燥。
c. 紅外線燈干燥
用紅外線燈泡烘烤熱量比較均勻，使用方便。并且可以同時烘烤許多片，效
率高。用250W的紅外線燈泡，離應變片20厘米左右，溫度在40-45℃，一般3-4小時即可烘干，如果緣未達到要求時，可繼續(xù)增加烘干時間。
注意事項：
烘烤前，在應變片引出線下面，貼緣滌綸膠紙或緣膠布，焊接好引出線，并把它固定好后，進行烘干。當緣符合要求后，立即進行防潮處理，以防空氣中的潮氣再度浸入應變片，至使緣度降低。
5.緣檢查
應變片與試件之間的緣電阻是保證測量穩(wěn)定性的重要指標之一。如果測量時間短，空氣濕度在60%以下時，緣電阻應在100MΩ以上。如測量時間長，空氣相對濕度在60%以上時，緣電阻應在200MΩ以上。對靜態(tài)測量要求緣電阻值至少大于150MΩ。而動態(tài)測量至少大于100MΩ。
可用兆歐表或電壓不大于100V搖表測量試件與應變片之間的緣電阻。不能用500V的搖表測量，以免擊穿應變片。如果應變片的緣電阻較低，而又無法再進行烘干處理（如預埋鋼筋上的應變片）時，可用應變儀進行檢查。將應變片接入應變儀，通電三分鐘后，觀察其讀數(shù)漂移值。如果漂移值小于5με時，應變片還是可以使用。
6.焊線
測點的讀數(shù)值不穩(wěn)定，往往是因為焊接不良引起，所以要求焊點要清潔光滑，無假焊。在焊接之前，將兩個引出線向兩邊彎曲分開，以免短路。在導線與引出線之間要用接線端子。接線端子可用502膠，環(huán)氧樹脂膠或聚醋酸乙烯乳膠粘貼固定，這樣可以保護應變片引出線不被拉斷。焊接時用松香或焊錫膏做焊劑，不要用焊錫油。焊接后要用丙酮擦凈接線端子上的焊劑，以免影響測量的穩(wěn)定。
7.表面防潮
當環(huán)境濕度較大時（相對濕度超過60%），或試件需要保存較長時間后重復進行試驗時，對應變片采取防潮措施以保證應變片正常工作。防潮應在緣檢查合格后進行。天氣干燥時如果在一周之內(nèi)使用，可以不做防潮處理。防潮部位包括應變片引出線，接線端子。防潮劑的選擇是根據(jù)試驗環(huán)境的相對濕度來決定，可參照表5.
當應變片與水不接觸時，可用石蠟、松香、凡士林、機油等做防潮劑。涂敷時溫度不能太高，約40-50℃。
當應變片要與水接觸時，可采用環(huán)氧樹脂膠及火漆加酚醛清漆做防潮劑。
防潮劑涂刷厚度1-2mm，面積比應變片四周寬5mm左右，如圖5所示。
常用防潮劑 表5
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名稱 |
配方 |
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松 香 石 蠟 防 潮 劑 |
配方：1.黃蠟60%，松香40% 2.黃蠟70%，松香30% 3.黃蠟60%，松香25%，凡士林15% 4.純蠟 5.高熔點石蠟45%，純松香30%，凡士林15%，甘油10% 6.石蠟45%，松香25%，黃油15%，凡士林10%，機油10% 7.蠟（蜂蠟、蟲蠟）8%，石蠟32%，凡士林15%，松香35%，機油10% |
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瀝青石蠟 |
瀝青與石蠟按1：1 重量比加熱溶化后即成 |
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環(huán)氧樹脂 |
配方見前面表4 |
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瀝青石蠟環(huán)氧樹脂 |
先涂一層瀝青石蠟，干后再涂一層環(huán)氧樹脂 |
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火漆 |
加溫熔化后涂敷 |
8.導線編號
在防潮處涂好后，要用表測量一下每個應變片的電阻值，然后在導線兩頭編上號。為了避免混亂，導線的編號盡量與分線箱序號相同。
四.鋼筋混凝土構件中鋼筋貼片的防潮方法
為了測定鋼筋混凝土結構中鋼筋之應力，往往需要在鋼筋上貼片，這就必須解決應變片的防潮問題。我們經(jīng)過反復實踐證明，采用常溫固化環(huán)氧樹脂涂料，作為應變片的防水材料是比較好的。使用的固化劑，多數(shù)是用低分子聚酰胺，很少采用乙二胺加二丁脂。配方見表4。貼片時采用半固化狀態(tài)環(huán)氧樹脂膠，封緣時，先采用半固化狀態(tài)環(huán)氧樹脂膠，后用全固化狀態(tài)環(huán)氧樹脂膠，來提高防水性能。這種防潮劑的拌和工藝和涂敷工藝如下：
1.拌和工藝
（1）環(huán)氧樹脂配制時的溫度在35℃-40℃左右。如果冬天使用時，可將環(huán)氧樹脂盛于敞口容器中，放入烘箱內(nèi)（或紅外線燈，吹風機，電爐等）加溫，待氣泡全都跑掉后取出，然后再自然冷卻到35-40℃。
（2）用精度0.1克的天秤，按配合比稱一定數(shù)量環(huán)氧樹脂，和一定數(shù)量低分子聚酰胺，用玻璃棒沿一個方向均勻攪拌即可使用。
（3）如摻加二丁脂和乙二胺的話，要把先稱好的二丁脂倒入樹脂中，用玻璃棒沿下一個方向攪拌，待樹脂與二丁脂混合均勻后，用滴管按配方用量滴入固化劑乙二胺，再用玻璃棒沿下一個方向攪拌，至樹脂變稀即可使用。
2.涂敷工藝
（1）貼片
在應變片正、反面涂上環(huán)氧樹脂膠，按貼片工藝將應變片貼好，測量緣，在緣500MΩ后方可進行第二步。
（2）焊接引出線
在應變片引出線上焊接一段導線，導線約長20-30公分，導線截面盡量要小，防水性要好，同時又要堅固，我們一般采用SBVVP型7/0.15聚氯乙烯緣屏蔽線。先用細鐵絲把導線固定在鋼筋上，在應變片引出線和導線下的鋼筋上裹一層漆綸膠布，把綁扎好的導線焊到應變片引出線上，引出線不宜留得太長，以免封緣時斷線。用環(huán)氧樹脂膠把焊點固定好。這時要測量緣電阻和應變片的電阻值。如果應變片引出線碰上鋼筋，或兩個引出線相連接時，及時處理還得及。
（3）環(huán)氧樹脂膠固化后，如果緣電阻大于500MΩ，應變片的電阻值也正常，再用黑膠布或白布帶浸透半固化狀態(tài)環(huán)氧樹脂膠，纏繞一層，等固化后，再用全固化狀態(tài)環(huán)氧樹脂膠浸透黑膠布，纏繞第二層，后在外面均勻涂一層全固化樹脂膠。由于固化的環(huán)氧樹脂膠和混凝土不好粘接，所以要求在環(huán)氧樹脂膠未固化時，外表撒上石英砂或干的細砂，以保證鋼筋和混凝土的握裹力。涂敷的膠不宜太厚，封緣的長度要盡量短，但要保證潮氣進不去，一般控制在6-7公分，不超過10公分，否則，混凝土的握裹力將受到影響。待環(huán)氧樹脂完全固化，緣電阻在1KMΩ以上，方能打入混凝土內(nèi)。如緣太低，又急需打入混凝土，可用紅外線燈烘烤，短鋼筋可放在烘箱里烘烤。
注意事項：
a.在封緣過程中，用吹風機加溫，能使環(huán)氧樹脂膠柔軟，便于操作。
b.在操作過程中的每個細小環(huán)節(jié)都要十分謹慎，隨時用萬用表測量應變片是否斷路和短路，發(fā)現(xiàn)后及時補救。
c.此種工藝的關鍵是引出線的地方，如果處理不好，潮氣往往從這里進去，因此在纏繞膠布時要裹緊，充滿膠。
d.在后張法縱向預應力筋上貼片時，貼片位置要沿縱向錯開25-30公分。以免在同一斷面附近應變片集中過多，施工不方便。
e.鋼筋上所貼應變片用膠基片，應變片的尺寸要適宜，Φ6以下鋼筋，選用的應變片柵寬要在3毫米以下，這樣方能使應變片緊密貼在鋼筋上。
上述防潮方法的優(yōu)點是：防水性能好，緣電阻高，一般在1-2KMΩ左右。但敷設工藝較麻煩。
公司：北京北信未來電子科技中心
聯(lián)系：梁秀榮
電話：010-59507622
