引言

材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質基礎。20世紀70年代，人們把信息、材料和能源作為社會文明的支柱。而到現(xiàn)代社會，材料已成為國民經(jīng)濟建設、國防建設和人民生活的重要組成部分。

材料科學的發(fā)展在很大程度上依賴于檢測技術的提高。每一種新儀器和測試手段的發(fā)明創(chuàng)造，都對當時新材料的出現(xiàn)和發(fā)展起到了促進作用。檢測技術同時又是控制材料工藝流程和產(chǎn)品質量的主要手段，使用傳感器，利用物理、化學或生物原理探究材料在各種外力作用下產(chǎn)生的應變、應力、強度、剛度、穩(wěn)定性等，從而達到控制產(chǎn)品質量的目的。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)品在材料應力檢測過程中的應用案例。

圖一經(jīng)典應力裂紋

應力測試

材料力學是研究材料力學性能及其變形規(guī)律的學科，而應變應力則是材料力學中的重要概念。應變是材料在受到外力作用下產(chǎn)生的形變量，而應力則是材料單位面積上的內(nèi)力。應變應力的研究對于材料的設計、制造和應用具有重要意義。

此外，應力測試在建筑學中也是一個必不可少的過程。在這里應力測試一般是指在建構筑物施工過程中，如鋼結構安裝、卸載、改造、加固，混凝土澆筑等過程，采用監(jiān)測儀器對受力結構的應力變化進行監(jiān)測的技術手段，在監(jiān)測值接近控制值時發(fā)出報警，用來保證施工的安全性，也可用于檢查施工過程是否合理。

應力測試的方法有以下幾類：

電阻應變測量法：利用電阻應變計測量應力；

光彈性方法：利用光的彈性效應測量應力；

X射線衍射法：利用X光的衍射現(xiàn)象來測量應力；

超聲法：利用超聲波在材料中的傳播特性來推斷應力狀態(tài)。

其中電阻應變測量法由于實施簡單，成本低廉，距離遠等優(yōu)點，是最廣泛的應力測量方法。

圖二金屬電阻應變片的結構

電阻應變片的基本構造如圖二，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件上應變準確地傳遞到敏感柵上去。

在測試時，將應變片固定在被測試件的表面上，隨著試件受力變形，應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，如圖三為應變片在金屬伸縮時電阻值變化原理。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變量的大小。

圖三應變片在金屬伸縮時電阻值變化原理

測試挑戰(zhàn)

在電阻測量應變的場景中，直接用萬用表配合應變片進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，進一步方便測試。如圖5所示，可以直接用萬用表測試應變片電阻。

圖五萬用表測電阻示意圖

應力應變的測量往往是需要多個測試點同時測量，特別是建筑過程中更是需要成百上千個測試點進行分布式測量。而由于一臺萬用表只能進行一項測試，如果應變片的數(shù)量較多，那就得為每一個應變片配置一臺測量萬用表，如圖6所示。

并且在實際測量場景中，如果想要進行數(shù)據(jù)匯總，萬用表雖然本身支持程控數(shù)據(jù)遠程讀取，但復數(shù)臺的萬用表一臺臺讀取無疑也會給數(shù)據(jù)匯總帶來困難。