共和 KFGS-1-120-D17-11 L1M3S 箔式应变片 应力测试与数据解析方法

一、测试概述

KYOWA 共和 KFGS-1-120-D17-11 L1M3S 属于堆叠式三轴应变花，栅长 1mm，标称电阻 120Ω，内置 0°、45°、90° 三组敏感栅，配套 1 米 3 线制引线，具备温度自补偿特性，适用于平面复杂应力场检测，可求解主应力、剪应力以及主应力方向，广泛用于零部件强度试验、残余应力检测、设备结构应力评估等场景。本文完整阐述该应变花标准化测试流程，涵盖试验前期准备、试件表面处理、贴片固化、桥路接线、分级加载采集、平面应力计算、误差分析与试验后校验，满足实验室及工业现场结构测试规范。

二、测试前期准备

2.1 器件外观与阻值预检

取出 KFGS-1-120-D17-11 L1M3S 应变花，目视检查基底、三组敏感栅无折痕、破损，引线根部无脱焊断线。使用高精度数字万用表，分别测量 0°、45°、90° 三个通道的直流电阻，记录实测阻值。同批次投入测试的应变花，三组栅丝之间阻值偏差应在允许区间，阻值异常的应变花直接剔除，不用于试验。

配套器材清单：应变专用贴片胶、砂纸、无水乙醇、脱脂棉、应变采集仪、焊接工具、绝缘密封涂层、加载工装、测温设备。

2.2 被测试件表面预处理

选定测点区域，使用砂纸打磨去除油漆、氧化皮、锈蚀层，打磨纹理方向与应变花栅丝呈 45° 交叉，打磨区域尺寸大于应变花基底外径。打磨完成后，使用无水乙醇配合脱脂棉反复擦拭测点表面，直至脱脂棉无污渍残留，自然风干。试件表面保持干燥洁净，油污、粉尘会降低粘接强度，引入附加应变。在试件表面标记定位基准线，保证应变花 0° 方向与预设参考方向对齐。

三、应变花粘贴、固化与贴片校验

按照贴片胶说明调配胶液，在应变花基底与试件测点薄涂一层胶，对准定位标记放置应变花，由中心向外侧轻柔滚压，排净胶层内部气泡，控制胶层厚度均匀。粘贴完成后常温静置固化，固化期间禁止触碰、拉扯引线，保持测点不受外力扰动。

固化完成执行两项校验：第一，复测三个通道电阻，对比贴片前数值，阻值突变代表敏感栅受损，测点作废；第二，测量应变花与试件基体之间绝缘电阻，绝缘指标不达标，说明胶层存在针孔或受潮，会造成信号漂移，需要重新贴片。引线位置做缓冲保护，避免弯折拉扯造成引线根部断裂。测点固化完成后，按需涂抹防潮密封涂层，适配潮湿环境长时间测试。

四、桥路搭建与接线调试

该型号为 3 线制引线设计，可有效抵消导线电阻随温度变化带来的测量误差，适合远距离高精度静态应变测试。三轴应变花测试，推荐采用三通道 1/4 桥独立采集方案，三个栅丝分别接入采集仪独立通道，利用应变花自带温度自补偿特性，减少外部补偿片使用。

将应变花三根引线连接至应变采集仪端子，焊点保持小巧光滑，杜绝虚焊、冷焊。接线完成后，使用扎带固定导线，防止加载过程拖拽应变花。接通采集设备电源，依次对三个通道执行桥路平衡调零。调零完成后，轻触应变花与引线，观察读数变化，若数值大幅波动，说明接线虚接或者绝缘不良，排查线路隐患。

五、分级加载与应变数据采集

将试件固定于加载工装，确认加载方向与应变花 0° 参考方向匹配。采用分级递增加载方式，每一级载荷稳定后，等待读数趋于平稳再记录应变数据，规避瞬时冲击带来的读数扰动。逐级记录 0°、45°、90° 三个方向的微应变数值，同步记录环境温度与载荷数值。

加载至目标载荷后，分级卸载，同步记录卸载阶段应变数据，用于判断试件弹性特性。试验过程中，尽量保持环境稳定，避开阳光直射、气流扰动，降低温度漂移。若采集读数持续漂移，需要排查胶层受潮、导线受力、环境温度梯度等因素。试验全程做好原始数据记录，保存各通道应变随载荷变化曲线。

六、平面应力数据解析

采集得到 ε₀、ε₄₅、ε₉₀三组原始应变，扣除温度附加应变后，代入平面应力计算公式求解最大主应力、最小主应力、剪应力以及主应力方位角。结合被测材料弹性模量、泊松比，完成应变向应力的换算。

对比加载、卸载曲线重合程度，判断试件是否产生塑性变形。剔除异常跳点，对同一载荷下多组采集数据做统计处理，计算平均值与离散度。多测点测试场景，对比各测点主应力分布，分析构件应力集中区域。对于长时测试产生的小幅温度漂移，结合温度记录对原始应变进行修正。

七、测试误差来源分析

贴片定位误差：应变花角度偏移、胶层气泡、胶层厚薄不均，直接带来应力计算偏差；

温度影响：虽然自带温度自补偿，环境温度梯度仍会引入少量附加应变；

导线影响：3 线制结构可大幅降低导线电阻影响，但超长线缆仍需评估线路阻抗；

机械扰动：加载过程导线拖拽、试件振动，造成信号噪声；

表面处理缺陷：试件表面清洁不到位，粘接失效，载荷增加后读数缓慢漂移。

八、试验结束后检查

完成卸载，载荷归零，记录卸载后的残余应变。拆除加载工装，再次测量应变花三组栅丝电阻与绝缘电阻，对比试验前数据。若电阻、绝缘出现明显变化，说明测试过程应变花受损，该测点数据需要审慎评估。清理测点导线，做好试件防护，归档贴片时间、环境温度、加载等级、原始应变数据、应力计算结果与试验异常记录。

九、测试操作注意事项

焊接操作时间不宜过长，高温会损伤应变花基底与敏感栅；引线根部为薄弱位置，禁止用力拉扯；

加载速率保持平缓，避免冲击载荷造成应变读数突变；

测试区域远离强电磁干扰源，降低信号噪声；

应变花属于一次性传感元件，出现破损、阻值异常后不可重复使用；

潮湿工况测试，贴片固化完成后，必须施加防潮保护涂层，延缓水汽侵入。