книги / Тензодатчики для экспериментальных исследований

В табл. 21 приведены для сравнения габаритные раз­ меры и значения сопротивления нескольких видов'тензо­ датчиков 1-ЭП и 1-П.

Тензодатчики 1-ЭП отличаются по своей конструкции от тензодатчиков 1-П только применяемой проволокой, и поэтому все сказанное о величине сопротивления изо­ ляции и о влагостойкости тензодатчиков 1-П следует от­ нести и к тензодатчикам 1-ЭП.

Тензодатчики 1-В

В процессе эксплуатации измерительных устройств бывают случаи выхода тензодатчиков 1-П из строя вследствие их повреждений. Если поврежденный тензо­ датчик не удается заменить другим из числа запасных, то приходится выполнять работу по переклейке тензо­ датчиков. Эта работа трудоемка и длительна, так как из-за необходимости проведения тепловой обработки на­ клеенных тензодатчиков 1-П с устройства требуется сии-

тельные среднеквадратичные отклонения чувствительно­ сти отдельных тензодатчиков от среднего значения в пар­

тем, что чувствительная проволока у тензодатчиков 1-В, приклеенная лаком ВЛ-6, при полимеризации несколько искривляется вследствие его размягчения.

Я У**лС * п СП t V

Рис. 46. Зависимости ползуче­ сти тензодатчиков 1-В, накле­ енных карбинольным клеем, от температуры:

Ползучесть. Так как для наклейки тензодатчиков 1-В применен клей холодного отверждения, то ползучесть их в большой степени зависит от температуры окружающей среды и от силы тока в тензодатчике (рис. 46).

Если ограничить допустимую ползучесть величиной

/7= ±0,5% за 1 чу то область применения тензодатчиков 1-В, наклеенных карбинольным клеем, будет ограничена температурой окружающей среды не выше 30—35° С и силой тока не более 30 ма.

Температурное приращение сопротивления. В тензо­ датчиках 1-В используется отожженная константановая проволока, и поэтому температурное приращение сопро­ тивления тензодатчиков 1-В будет аналогично приведен­ ному на рис. 42 температурному приращению сопротив­ ления тензодатчиков 1-П. Величина среднеквадратичного отклонения ординат температурного приращения сопро­ тивления отдельных тензодатчиков от среднего значения в партии для тензодатчиков 1-В составляет Оа = = ± 12 • 1Ô-6 ед. AR/R, что примерно соответствует оА для тензодатчиков 1-П.

Номинальное сопротивление, сопротивление изоляции и влагостойкость. Все эти характеристики тензодатчиков 1-В не отличаются от характеристик тензодатчиков 1-П, так как в них используются та же проволока и в основ­ ном те же связующие, что и е тензодатчиках 1-П.

Надежность тензодатчиков и других элементов изме-

рительной схемы. Каждое измерительное устройство с тензодатчиками находится в эксплуатации в течение бо­ лее или менее длительного времени (от нескольких ме­ сяцев до десятков лет). Повреждения, приводящие к обрывам, снижению сопротивления изоляции и неста­ бильности сопротивления как отдельных элементов тен­ зодатчика, так и цепей измерительных мостов, вызывают отказ всего измерительного устройства.

Поэтому при разработке и изготовлении измеритель­ ных устройств для повышения надежности измерений изготовляют дублирующие устройства (или элементы) и предусматривают доступ к любому элементу цепи изме­ рительного моста для быстрого восстановления его рабо­ тоспособности. Несмотря на эти меры, каждый отказ из­ мерительного устройства нарушает нормальное проведе­ ние испытаний. В связи с этим к тензодатчикам и к эле­ ментам измерительных цепей предъявляется требование повышенной надежности в течение длительного времени.

Повреждения в тензодатчиках и других элементах измерительных цепей могут вызываться изменением тем­ пературы, повышением влажности среды, а в ряде объ­ ектов также воздействием многократных деформаций, обусловленных вибрациями упругих балок устройств при их эксплуатации. Многократные деформации могут вы­ звать разрушения в клеевом слое, в чувствительной про­ волоке, в выводных проводниках тензодатчиков и в цепях измерительных мостов (провода, клеммники и др.).

В результате многолетних наблюдений за отказами тензодатчиков и других элементов цепей измерительных мостов в процессе эксплуатации тензометрических устройств установлено, что основными причинами отка­ зов (75% случаев) являются обрывы в измерительных цепях: в монтажных и выводных проводах тензодатчиков. Надежность тензодатчиков 1-П и других элементов цепей измерительных мостов была исследована при мно­ гократных (3• 106 циклов) действиях переменных дефор­ маций (при 8=-- ± 1,5* 10_3 и частоте 20 гц).

В результате этих испытаний было установлено, что наименее падежными элементам-и измерительных цепей являются выводные проводники тензодатчиков из медной фольги, из-за низкого предела усталости меди. Действи­ тельно,. в медной фольге появляются трещины после

0,1• 10е циклов, а разрушается она уже после

0,5 -106 циклов. Разрушение фольги или проводов проис­ ходит прежде всего вблизи мест перепадов жесткостей (узлы пайки, полоски стеклоткани, бандажи и др.), где

В результате испытаний тензодатчиков с выводными проводниками, расположенными под углом 60—65° к на­ правлению нитей тензодатчиков, было установлено, что надежность таких тензодатчиков выше, чем тензодатчи­ ков с выводными проводниками, расположенными про­ дольно. В первом случае после 3-106 циклов не было обнаружено ни одного тензодатчика (из 40 испытанных)

сизломами в выводных проводниках из медной фольги,

аво .втором случае изломы в выводных проводниках из медной фольги были в 29 тензодатчиках из 42.

Если выводные проводники из медной проволоки присоединены к чувствительной решетке с помощью ду­ говой сварки, то наблюдаются обрывы в чувствительной проволоке вблизи от узла сварки. Так как восстановле­ ние тензодатчиков в этом случае невозможно, рекомен­ дуется применять тензодатчики такой конструкции только в случае, когда не могут быть использованы тен зодатчики с выводными проводниками из медной фольги.

лупроводниковых тензодатчиков определение их чувстви­ тельности производилось при деформациях порядка 1 • 10-4 [54]. В этом диапазоне чувствительность практи­ чески постоянна и определяется по формуле (6).

Для компенсации температурного приращения сопро­ тивления желательно в один измерительный мост под­ бирать тензодатчики с близкими температурными при­ ращениями сопротивления (см. гл. V) или использовать другие методы термокомпенсации [4, 16].

Наряду с разработкой полупроводниковых тензодат­ чиков с большой чувствительностью были разработаны магнитоупругие тензодатчики ДМ-2. Принцип действия магнитоупругих тензодатчиков заключается в том, что под влиянием деформации изменяется магнитная прони­ цаемость сердечника (магнитоупругий эффект) [5, 7, 15], что приводит к изменению полного сопротивления z тен­ зодатчика. Чувствительность к деформации магнитоупру­

в 500—800 раз превышает чувствительность проволочных тензодатчиков. Магнитоупругим тензодатчикам присущи те же недостатки, что и полупроводниковым: нелиней­ ность характеристики Лг/;г=/(е), большое изменение со­ противления и чувствительности от температуры. Поэто­ му при использовании .магнитоупругих тензодатчиков в условиях повышенных температур и деформаций требу­ ется внесение поправок.

Тензодатчики ФК

Тензодатчики ФК предназначены для измерения ста­ тических и динамических деформаций, а также для ис­ следования деформаций в зоне концентрации напряже­ ний. Они применяются для динамометрических устройств в комплекте с усилительной аппаратурой и без усилителей.

Тензодатчики ФК могут применяться при температурах не выше 100° С.

Чувствительную решетку тензодатчиков ФК изготов­ ляют из константановой фольги толщиной 5—10 мкм. Основой служит пленка из лака ВЛ-б.

Технология изготовления чувствительной решетки тензодатчиков ФК основана на использовании применяе­ мого в полиграфической технике метода фотолитографии, заключающегося в перенесении изображения контура тензодатчика с негатива на поверхность фольги, покры

тельность в партии тензодатчиков ФК практически не за­ висит от базы и составляет 2,2. Величина относительно­ го среднеквадратичного отклонения чувствительности от­ дельных тензодатчиков от средней чувствительности

в партии составляет Os= ±0,5%.

Многократные (до 50 раз) нагружения тензодатчиков ФК до деформаций е= 3-10_3 не приводят к изменению