книги / Тензодатчики для экспериментальных исследований

товленных из одного типа фольги. Температурное прира­ щение сопротивления этих тензодатчиков в области тем­ ператур от 20 до 80° С не превышает 12-10-5 ед. AR/R. Однако разброс температурных приращений сопротивле­ ний значителен и достигает при температуре 80° С вели­ чины сгд = ± 1 1,3- Ю-5 ед. ДR/R. Большой разброс объяс­ няется тем, что толщина фольги неравномерна по ширине

Рис. 51. Температурное при­ ращение сопротивления тен­ зодатчиков ФК, наклеенных на балку из стали.

Кривая (ТЛ—разброс темпера-

турных приращений сопротивле­ ния тензодатчиков

образца и некоторые участки ее при прокатке получают различную степень наклепа, а следовательно, и различ­ ные величины р. Уменьшить разброс оА можно разделе­ нием образцов фольги на продольные полосы с примерно одинаковым наклепом. Партия тензодатчиков комплекту­ ется из одной продольной полосы длиной до 2,5 м. Зна­ чения разброса Оа в этом случае существенно уменьша­ ются и при температуре 80° С суа = ±3,1 • 10-5 ед. AR/R.

Допустимый рабочий ток. Значение допустимого ра­ бочего тока питания для тензодатчиков ФК определяет­ ся мощностью рассеяния. Температура, которая устанав­ ливается в тензодатчике при прохождении тока питания, зависит не только от значения тока, но и от формы и га­ баритных размеров решетки тензодатчика, от характери­ стик связующего, от размеров детали, на которую на­ клеены тензодатчики, теплопроводности материала детали, температуры окружающей среды. Поэтому мак­ симально допустимый ток' для тензодатчиков необходи­ мо связывать с теми конкретными условиями, в которых они будут применяться.

Тензодатчики ФК с базой 20 мм и сопротивлением 50 ом, наклеенные на балку толщиной 12 мм, допускают силу тока питания до 360 ма. Допустимый ток питания определялся по линейности и отсутствию гистерезиса в зависимости Д/=/(е) при разных токах питания. Если требуется сохранить достаточно высокой точность экспе-

воздухе, а затем они проходят тепловую обработку сту­ пенями до 250° С, а для стабилизации измерительных характеристик до 290° С.

Чувствительность к деформации. В табл. 22 приведе­ ны средние в партии значения чувствительности тензо­ датчиков ФК-Ц при различных токах питания. Там же

ших (до 600 ма) токов пока­ зало, что изменения чувствительности и увеличения раз­ броса не происходит.

При увеличении температуры окружающей среды до 250° С и при силе тока 60 ма чувствительность практиче­

12 месяцев (табл. 23). В промежутках между испыта­ ниями балка с тензодатчиками находилась в ненагруженном состоянии.

Сравнивая результаты испытаний, можно сказать, что средняя чувствительность практически постоянна во времени и относительные среднеквадратичные отклоне­ ния чувствительности тензодатчиков в партиях остаются

постоянными и равными a s ~ ± l % .

Ползучесть. Величина ползучести тензодатчиков ФК-Ц определялась при токах питания 60 и 600 ма и температуре 20° С, при токе 60 ма и повышенных тем­ пературах при относительной деформации е=1,5-10_3.

При токе питания 60 ма у тензодатчиков ФК-Ц пол­ зучесть за 1 ч при температуре 20° С практически не на­ блюдалась. При токе питания 600 ма максимальная

зучесть тензодатчиков Ятах= —1,0% за 1 ч, а при 250° С составляет Ятах= —2,1% за 1 ч.

сопротивления тензодатчиков ФК-Ц, изготовленных из одного типа фольги, отожженной при температуре 400° С.

брос температурных при­ ращений сопротивления, доходящий при 250° С до ±20— 30 • 10-5 ед. AR/R. Приведенные данные были получены при силе тока питания 30 ма. При больших токах пита­ ния кривая температурного приращения сопротивления может отличаться от полученной при 30 ма и это отличие

из графика, зависимость ---- =/"(е) при сжатии прак-

R

тически линейна до деформации порядка e = 3,0-10~4; при растяжении наблюдается нелинейность зависимости,

которая составляет примерно 2—3% при е=3,0-10~4. Приведенная зависимость характерна для всех типов тензодатчиков НВ и обусловлена особенностями струк­ туры тонких пленок.

Т а б л и ц а 24

личиной сгял = ±5% , что объясняется некоторыми несо­ вершенствами технологического процесса напыления.

Сопротивление ненаклеенных тензодатчиков увеличи­ вается во времени из-за изменения структуры тензочувствительного слоя, это увеличение происходит примерно в течение 100 дней и составляет 4—8%.

Изменение сопротивления во времени у наклеенных тензодатчиков практически мало. Наблюдаемые колеба­ ния сопротивления в пределах ±1,0—1,5% обусловлива­ ются колебаниями окружающей температуры.

Тензодатчики КМ

Тензодатчики КМ предназначены для измерения ма­ лых деформаций и перемещений при динамических ис­ пытаниях конструкций в условиях комнатной темпера­ туры. Они используются также в измерительных устрой­

в полупроводниках зависит от ориентации монокристал­ ла, поэтому для изготовления тензодатчиков с возможно большей чувствительностью слиток кремния ориентиру­ ют по кристаллографическим осям для выявления на­ правления [111], вдоль которого для кремния р-типа наблюдается максимальный тензоэффект, после этого слиток кремния разрезают на пластины. Нарезанные пла­ стины шлифуют с обеих сторон на специальных шлифо­ вальных станках с помощью микропорошков. В резуль­ тате шлифования удаляется верхний слой, на котором были царапины от резки, пластине придается плоскопараллельность и нужная толщина (0,2 мм).

Существует несколько способов изготовления тензо­ датчиков из монокристаллического кремния [3, 12, 16]. Для изготовления тензодатчиков КМ используется метод фотолитографии, принцип которого описан для тензодат­ чиков ФК [10]. Последовательность операций по получе­ нию рельефов чувствительных элементов на пластине кремния с помощью метода фотолитографии и химиче­ ского травления показана на рис. 56.

К каждому концу полученных рельефов чувствитель­ ных элементов присоединяют на термокомпрессионной