日本共和電業KFGS-5-120-C1短中柵箔式應變片技術介紹：木材/復合材料專用與多線膨脹系數在異質材料應變測量中的應用

在木材、復合材料、塑料及輕金屬等異質材料的應力應變測量中，材料的各向異性和熱膨脹特性差異往往對測量精度構成挑戰。普通針對鋼材設計的應變片在粘貼于木材或復合材料時，會因線膨脹系數不匹配而產生較大的溫度漂移。日本共和電業（KYOWA ELECTRONIC INSTRUMENTS CO., LTD.）的KFGS-5-120-C1作為KFGS系列中5mm柵長的特殊型號，以5×1.4mm敏感柵和五檔線膨脹系數（含5×10??/℃木材專用檔）成為木材、塑料及復合材料應變測量的專業選擇。

一、5mm短中柵：兼具緊湊性與測量代表性

KFGS-5-120-C1的敏感柵尺寸為5×1.4mm，基底尺寸為9.4×2.8mm。

5mm的柵長介于短柵（1～3mm）與中柵（6～10mm）之間，兼具兩者的優勢：

• 緊湊性：基底尺寸9.4×2.8mm，可安裝在木材表面、復合材料薄板、塑料構件等空間有限的測點位置。

• 代表性適中：5mm柵長對木材的天然紋理波動、復合材料的纖維分布不均勻性具有一定的平滑能力，測量數據更具代表性。

• 木材/復合材料適配：5mm柵長與木材、復合材料的典型測點尺寸匹配，是木材應變測量的專業選擇。

二、木材專用五檔線膨脹系數

KFGS-5-120-C1顯著的技術特征在于提供5、11、16、23、27五檔線膨脹系數可選：

• 5×10??/℃：適配木材、塑料等低膨脹系數材料

• 11×10??/℃：適配碳鋼、普通結構鋼、鑄鐵

• 16×10??/℃：適配不銹鋼、鋁合金

• 23×10??/℃：適配鎂合金等輕金屬材料

• 27×10??/℃：適配混凝土、復合材料等

自溫度補償范圍為10～100℃。與主要適用粘合劑組合后的使用溫度范圍覆蓋-196～150℃。

三、聚酰亞胺基底與Cu-Ni合金箔

KFGS-5-120-C1的電阻元件采用Cu-Ni系合金箔（康銅合金） 材質。標稱電阻120Ω。基底材質為聚酰亞胺樹脂，厚度約為14微米。聚酰亞胺基底兼具強的柔韌性與絕緣性，可緊密貼合木材、復合材料、塑料等多種異質基材的表面。

KFGS-5-120-C1同樣屬于帶保護器箔式應變片。保護器為脆弱的柵極結構提供物理防護，在木材加工、復合材料成型等現場作業環境中可有效防止意外觸碰導致的柵極損傷。

四、疲勞壽命與應變極限

KFGS-5-120-C1在±1500με交變微應變循環下，疲勞壽命可達1.2×10?次（1200萬次）以上。室溫下應變極限約為5.0%。在木材彎曲試驗、復合材料疲勞測試等需要長期動態數據采集的場景中，高疲勞壽命保障了傳感器的長期可靠性。

五、典型應用場景

KFGS-5-120-C1以其5mm短中柵和五檔線膨脹系數，廣泛應用于異質材料應變測量領域：在木材科學中用于木材彎曲強度測試、木材干燥應力監測和木結構健康評估；在復合材料中用于碳纖維、玻璃纖維復合材料的應變測量和結構強度驗證；在塑料制品中用于塑料構件的應力分析和可靠性測試；在輕金屬中用于鎂合金、鋁合金等材料的應變測量；在高校材料實驗中用于木材、復合材料等異質材料的力學性能測試。

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