9.2. Температурная компенсация тензометров

При использовании тензометров для изменения напряжения на поверхности, которая имеет разную температуру, возникает проблема учета разностного расширения. Например, если температура возрастает, то на измеряемой поверхности появляются температурные расширения, отличающиеся от тех которые, которые возникают при нормальных условиях работы тензометра. Но, поскольку чувствительный элемент зафиксирован на поверхности, а прибор подвергается воздействию, обусловленным ее расширением, то у него изменяется сопротивление.

Для устранения этой погрешности измерений некоторые тензометры проектируются так, чтобы изменения сопротивления, вследствие дифференциального расширения, балансировались за счет температурного изменения сопротивления резисторов (противоположный эффект). Это может быть достигнуто только за счет применения соответствующих материалов в процессе изготовления тензометров. Такая компенсация обычно предусматривается в приборах, предназначенных для работы на поверхностях одного из следующих материалов: нержавеющей стали, низкоуглеродистой стали, алюминия и материалов на его основе.

9.3. Температурная компенсация с помощью мостовых схем

Рассмотренная погрешность измерений и соответствующая ей схема компенсации характерны для тензометров. Одной из проблем, связанных с температурой, при использовании любого измерительного преобразователя, включенного по основной мостовой схеме, является учет длины проводников, соединяющих его с мостовой схемой. Сопротивление любого материала, включая соединительные провода, зависит от температуры. Поэтому в зависимости от окружающей температуры может варьироваться выходное напряжение моста.

На рис. 9.3,а показан один из возможных способов компенсации [97], в котором применяется трехпроводное подсоединение преобразователя к мостовой схеме. Три соединительных провода имеют одну и ту же длину и, следовательно, одно и то же сопротивление. Таким образом, любое изменение сопротивления плеча преобразователя в мостовой схеме компенсируется аналогичным изменением сопротивления другого плеча.

Второй способ температурной компенсации представлен на рис. 9.3,б. Здесь компенсационное плечо моста выполнено в виде проволочного контура, подсоединенного параллельно преобразователю. Изменение сопротивления вследствие температурных вариаций действует одинаково на оба плеча мостовой схемы.

В обоих рассмотренных методах температурной компенсации соединительные провода должны быть свиты в один жгут, чтобы обеспечивать одинаковое воздействие на них температурных вариаций по всей длине.

9.4. Установка тензометров

Тензометры отличаются от большинства других преобразователей способом их установки на поверхности, напряжение на которой следует измерить. Как правило, они закрепляются «намертво» на этой поверхности. Для этого используется эпоксидный клей, с помощью которого крепится элемент или прибор в нужном месте.

При установке тензометров рекомендуется соблюдать следующую последовательность операций:

1) непосредственно перед установкой преобразователя поверхность очищается и обрабатывается шкуркой;

2) выбирается клей. Считается, что клей пригоден для использования с данной поверхностью и данным тензометром, если на него не влияют никакие внешние факторы – влажность, температура и т.п.

3) после приклеивания тензометр фиксируется на поверхности с помощью металлической пластинки с лентой из наклеивающегося пластика или другого материала, располагаемой между пластинкой и тензометром. В течение времени затвердевания клея к пластине прикладывается давление;

4) после высыхания клея удаляют фиксирующее устройство и наносят на тензометр соответствующий влагонепроницаемый слой;

5) соединять отдельные элементы тензометрической установки лучше всего с помощью соответствующего соединительного блока, устанавливаемого вблизи преобразователя на измеряемой поверхности. Влагонепроницаемый слой необходимо наносить также и на соединительный блок.