引言

材料是人類賴以生存和發展的物質基礎。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。而到現代社會，材料已成為國民經濟建設、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明創造，都對當時新材料的出現和發展起到了促進作用。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生的應變、應力、強度、剛度、穩定性等，從而達到控制產品質量的目的。在接下來的文章中我們就陸續為大家介紹普源精電科技股份有限公司（RIGOL）產品在材料應力檢測過程中的應用案例。

圖一經典應力裂紋

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生的形變量，而應力則是材料單位面積上的內力。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，采用監測儀器對受力結構的應力變化進行監測的技術手段，在監測值接近控制值時發出報警，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。

其中電阻應變測量法由于實施簡單，成本低廉，距離遠等優點，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

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，如果想要進行數據匯總，萬用表雖然本身支持程控數據遠程讀取，但復數臺的萬用表一臺臺讀取無疑也會給數據匯總帶來困難。