книги / Тензодатчики для экспериментальных исследований

тельное значение. Однако если тензодатчик наклеен на тонкую балку, сопротивление тензодатчика во времени после приложения нагрузки может изменяться в ту же сторону, что и сопротивление от задаваемой деформации, и ползучесть имеет положительные значения. Это явле­ ние связано с тем, что в случае тонких балок, сечение которых соизмеримо с сечением слоя связующего, начи­ нает сказываться влияние упруго-вязких свойств связу­ ющего на деформацию самой балки [32]. При этом деформация самой балки увеличивается, что пере­ дается через связующее чувствительному элементу, и его деформация также увеличивается во времени. Уве­ личение деформации складывается с уменьшением де­ формации во времени за счет собственной ползучести тензодатчика, и в результате величина наблюдаемой пол­ зучести может быть положительной.

Расчетным путем получить величину ползучести за­ труднительно, так как ползучесть зависит от многих фак­ торов [20]: от упруго-вязких свойств связующего и осно­ вы, от геометрических и механических параметров чувствительного элемента тензодатчика и балки, на ко­ торую тензодатчик наклеен, от предварительной термооб­ работки тензодатчиков после наклейки, от температуры окружающей среды, с ростом которой ползучесть увели­ чивается, и др.

В зависимости от перечисленных факторов ве­ личина ползучести составляет от десятых долей процента до десятков процентов от задаваемой величины деформации. Поэтому ползучесть определяется экспери­ ментально для каждой партии тензодатчиков, отличаю­ щихся материалом, размером и формой чувствительной решетки, составом связующего, основой, технологией изготовления и наклейки тензодатчиков. Б случае приме­ нения тензодатчиков в измерительных устройствах (ди­ намометры, датчики давления и др.) с тонкими балками (толщиной 1 мм и менее) ползучесть тензодатчиков дол­ жна определяться на балках такой же толщины.

Для определения ползучести тензодатчики наклеива­ ют на балку, котдрой с помощью какого-либо приспо­ собления можно быстро задавать деформацию. Дефор­ мация балки в течение заданного времени остается постоянной. Обычно для определения ползучести исполь­ зуются те же установки, приборы и схемы, что .и при

определении чувствительности. Если ср0 обозначен отсчет, взятый по прибору, измеряющему относительное прира­ щение сопротивления тензодатчика, когда балка недеформирована, ср—отсчет, снятый сразу после сообщения пластине деформации е, а срт — отсчет, снятый по исте­ чении времени т после установления заданной деформа­ ции, то абсолютное значение ползучести определяется как

\R h

Вкачестве характеристики ползучести партии тензо­

датчиков принимается среднее значение Я, найденное для выборки тензодатчиков:

где п — число тензодатчиков в_выборке; а также макси­

мальное Яшах и минимальное Ят щ значения относитель­ ной ползучести тензодатчиков, наблюдаемые в выборке пр.имерно из 20 тензодатчиков.

В некоторых случаях партия тензодатчиков характе­ ризуется средним значением ползучести в выборке и аб­ солютным среднеквадратичным отклонением значений ползучести отдельных тензодатчиков от среднего значе­ ния ползучести в партии:

и при исследовании конструкций используют метод вне­ сения поправки на ползучесть по се средней для партии величине.

ления наклеенного тензодатчика при изменении его тем­ пературы.

Температурное приращение сопротивления тензодат-

можно пользоваться более простой формулой 1:

где р, ам, ап — осредненные значения температурных ко­ эффициентов в заданном диапазоне температур (/ — 10).

Температурные коэффициенты сопротивления и рас­ ширения в большой степени зависят от степени накле­ па, предварительной тепловой обработки и от изменений в составе сплава. Поэтому использование справочных

чительным погрешностям.

Для определения влияния температуры на изменение сопротивления тензодатчика более целесообразно поль­

1 В условиях неустановившихся процессов натрева, когда темпе­ ратура детали и чувствительного элемента может быть различной, температурное приращение сопротивления будет определяться более сложной формулой, учитывающей изменение сопротивления тензодат­ чика за счет этой «р азиаты (см. гл. V).

зоваться экспериментально определенными кривыми тем­ пературного пр-иращения сопротивления тензодатчиков, наклеенных на балки из того же материала, что и деталь, деформация которой будет определяться в дальнейшем.

Темпе1ратурное приращение сопротивления =

= / (t) одного тензодатчика характеризуется приращени­

ем ординаты Atl = (

\ R Iи

ращения сопротивления при изменении температуры от t0 до U и производной .кривой температурного прираще­ ния сопротивления при данной температуре U\

также абсолютными среднеквадратичными отклонениями значений А И отдельных тензодатчиков от среднего зна­ чения в партии ± 6 а и абсолютными среднеквадратич­ ными отклонениями производной отдельных тензодатчи­ ков от среднёго значения в партии ±ав-

Для определения температурного приращения сопро­ тивления выборка тензодатчиков в количестве 10— 15 шт., наклеенных на балку из того же материала, что и исследуемая деталь, помещается в какое-либо нагрева­ тельное устройство, в котором заданная температура устанавливается ступенями. В процессе нагрева балка с тензодатчиками должна иметь возможность свободно расширяться.

Исследуемые тензодатчики Д г- включаются в активное плечо внешнего полумоста измерительной схемы (рис. 4, а и б), а в компенсационное плечо — постоянный резистор М (например, магазин сопротивлений), находя­ щийся при неизменной, обычно комнатной, температуре. Резистор г предназначен для компенсации температур­ ных приращений сопротивления выводных и монтажных проводников тензодатчиков. Он изготовляется из тех же материалов, что и выводные и монтажные проводники, такого же сечения и длины и размещается в печи при той же температуре, что и тензодатчики.

квадратичные отклонения этих величин от средних опре­ деляются для выборки как

электрического сопротивления, измеренная между вывод­ ными проводниками. Сопротивления ненаклеенного и на­ клеенного тензодатчиков могут отличаться, так как, во-первых, при термообработке тензодатчиков происхо­ дит усадка клея и основы и чувствительный элемент при этом сжимается, а, во-вторых, если после наклейки про­ изводится тепловая обработка тензодатчиков, то в ре­ зультате может измениться сопротивление самого чув­ ствительного элемента. Практически при этих процессах изменения сопротивления отдельных тензодатчиков в группе наклеенных тензодатчиков из одной партии поч­ ти одинаковы.

Величина сопротивления тензодатчика зависит от ма­ териала и размеров чувствительного элемента, степени совершенства соединения с выводными проводниками и от того, насколько высоки электроизоляционные свой­ ства основы и связующих. Партия тензодатчиков, одно-

ток, проходящий через диэлектрик, будет уменьшаться во времени до какого-то установившегося остаточного значения.

В теории диэлектриков подробно изучаются явления уменьшения тока и соответственно повышения электри­ ческого сопротивления во времени для различных ди­ электриков. Для технических диэлектриков время, за ко­ торое ток практически устанавливается, мало и лежит в пределах 0,1—3 мин. Величина остаточного тока зави­ сит от электропроводности данного материала диэлек­ трика. Поэтому при измерении сопротивления изоляции тензодатчика отсчет по шкале прибора следует брать по истечении 1—2 мин после подключения тензодатчика к прибору.

8. ВЛАГОСТОЙКОСТЬ

Под влагостойкостью тензодатчика понимается свой­ ство тензодатчика сохранять свои измерительные харак­ теристики в условиях повышенной влажности воздуха (до 100%).

Влага, проникая в связующие и основу тензодатчика, ухудшает их механические и электроизоляционные свой­ ства. При этом изменяются объем связующих и основы вследствие их набухания, а также изменяется их прово­ димость. В результате величина сопротивления тензодат­ чика изменяется. Увеличение объема связующих вызыва­ ет увеличение сопротивления тензодатчиков, а увеличение проводимости — уменьшение сопротивления тензодатчи­ ка [29].

Под влиянием влаги чувствительность тензодатчиков уменьшается, а ползучесть увеличивается [29].

В зависимости от толщины основы и слоев связую­ щих и от наличия микропор в связующих влага оказыва­ ет на тензодатчики неодинаковое действие, вследствие этого схемную компенсацию от влияния влаги осущест­ вить нельзя. Поэтому тензодатчики, которые применяют­ ся в условиях с повышенной влажностью, необходимо защищать от влаги с помощью специальных влагостой­ ких покрытий [29, 34].

Для исследования влияния влажности на тензодатчи­ ки применяют специальную гигрокамеру, в которой со­ здается 100%-пая влажность. Тензодатчики, наклеивают­ ся на балку, которая помещается в камеру. Для соедине-