книги / Тензодатчики для экспериментальных исследований

гожильные медные гибкие провода в полиэтиленовой или фторопластовой оболочке сечением от 0,1 до 0 ,2 мм2. В зависимости от конструкции тензодатчиков и упругих элементов применяются различные способы электриче­ ского монтажа. В одних случаях выводные проводники тензодатчиков припаиваются к клеммным колодочкам, в других к выводным проводникам тензодатчиков непо­ средственно припаивают соединительные провода. Но в любом случае предусматривают надежную электроизо­ ляционную прослойку между токоведущими частями про­ водов и тензодатчиков и металлической поверхностью устройства.

Все соединительные провода должны быть надежно прикреплены к тем или иным элементам измеритель­ ного устройства.

Следует иметь в виду, что сами тензодатчики и про­ вода, приклеенные к упругим балкам, оказывают влия­ ние на измерительные характеристики устройства, если его чувствительные балки имеют толщину менее 1 мм. На такие тонкие балки нельзя наклеивать даже тонкие провода, так как это приводит к появлению нежелатель­ ных погрешностей в измерении тех или иных параметров. В таких случаях выводные провода тензодатчиков и сое­ динительные провода прикрепляют к балкам только с помощью бандажа из тонких ниток, не промазывая их клеем.

Для придания влагостойкости все элементы электро­ монтажной схемы покрываются несколькими тонкими слоями разбавленного растворителем клея 8 8 .

Чувствительность к деформации. На рис. 36 приве­ дена зависимость чувствительности тензодатчиков от их базы при шаге намотки а = 0,25 мм.

Чувствительность тензодатчиков с уменьшением базы

уменьшается, а разброс чувствительности os в партии увеличивается.

Чувствительность тензодатчиков 1-П и ее разброс Os остаются постоянными при многократных нагружениях (около 50 циклов) до относительных деформаций поряд­ ка е= 3-10~ 3 и температуре 20°С.

При увеличении температуры до 60° С чувствитель­ ность тензодатчиков возрастает на 0,2% по сравнению с ее значениями при температуре 20°С, что составляет 0,005% на 1°С.

Постоянство величины чувствительности тензодатчи­ ков 1-П исследовалось на. протяжении длительного вре­ мени (примерно 40 месяцев). За это время чувствитель­ ность определялась несколько раз (вначале через 1, 2 , 3 и затем через 12 месяцев). В промежутках между испы­ таниями балка с тензодатчиками была ненагр>жена.

Установлено, что изменение чувствительности у всех

рые тензодатчики были наклеены, от силы тока в тензо­ датчиках, от температуры тепловой обработки, от пар­ тии смол, взятых для изготовления лака ВЛ-6 , от партии клея БФ-2 и времени его хранения и других факторов.

На рис. 37, а приведена зависимость ползучести от базы тензодатчиков. Для тензодатчиков 1-П с базой по­ рядка 3—5 мм ползучесть лежит в допустимых пределах

(П ^ —0,5% за 1 ч) только при температуре 20° С. При базах порядка 7 мм и более ползучесть как при темпе­ ратуре 20° С, так и при температуре 60° С мала. Поэто­ му там, где это возможно, следует пользоваться тензо­ датчиками 1-П с базами порядка 7—10 мм и более.

Температура окружающей среды влияет на ползу­ честь тензодатчиков (рис. 37,6). Если ползучесть тензо­ датчиков при температуре 20° С практически мала, то по море увеличения температуры до 60° С ползучесть их

увеличивается до П = —0,34-0,4% за 1 ч, а при более высоких температурах становится недопустимо большой

(при 100°С П= —1,8% за 1 ч).

Величина ползучести тензодатчиков и ее знак зави­ сят от толщины балки, на которую тензодатчики наклее­ ны. На рис. 38 приведена такая зависимость при темпе­ ратуре 20° С для балок толщиной 1, 2 и 3 мм. На балке

толщиной 1 мм ползучесть тензодатчиков имеет положи­ тельный знак, а на балках толщиной 2 и 3 мм — отри­ цательный. Это объясняется тем, что для тонких балок толщина связующих становится соизмерима с толщишой балок, и в результате проявляется влияние упруго-пла­

т. е. чем хуже условия рассеивания тепла.

ми из полосок фольги от толщины h балки для двух слу­ чаев: выводные проводники тензодатчиков .и монтажные провода не приклеены к балке и приклеены к ней клеем ЛК-20 (ТУ МХП 720-41). Из рис. 41 видно, что если для балок толщиной 1 и 1,5 мм способ монтажа не влия­ ет на ползучесть, то для балок толщиной 0,5 мм способ монтажа влияет на величину ползучести.

Гистерезис. Известно, что гистерезис наблюдается в случае, когда велика ползучесть тензодатчиков.

Рио. 41. Зависимости ползуче­ сти тензодатчиков 1-П от тол­ щины балки для различных способов монтажа:

/ —выводные проводники и монтаж­ ные провода не приклеены к балке; 2—выводные проводники и монтаж­

ные провода приклеены к балке клеем АК-20

Практически допустимым считается гистерезис, вели­ чина которого составляет менее 0 ,2 % от (ARIR)Q, вызван­ ного действием измеряемого параметра.

Иногда величина гистерезиса измерительных устройств с тензодатчиками 1-П составляет 0,5% и более. Такая большая величина гистерезиса объясняется или слишком малой толщиной упругих элементов, или нали­ чием толстых слоев связующих, примененных для при­ крепления соединительных проводов -к другим элемен­ там, или применением слишком жестких влагостойких покрытий. Устранение всех этих причин всегда способст­ вует уменьшению величины гистерезиса до приемлемых значений.

Температурное приращение сопротивления. Темпера­ турное приращение сопротивления тензодатчиков зави­ сит от технологии изготовления конетантановой прово­ локи, ее термообработки, а также от температурного ко­ эффициента линейного расширения материала упругого элемента.

Исследования температурного приращения сопротив­ ления тензодатчиков из конетантановой проволоки в об­ ласти климатических температур, проведенные рядом ав­ торов (28, 48], показывают, что путем отжига проволоки

можно достичь сравнительно малых температурных при­ ращений сопротивления тензодатчиков в области темпе­ ратур ±50° С.

На рис. 42 приведены средние в партии температур­ ные приращения сопротивления (AR/R)t тензодатчиков 1-П, изготовленных из отожженной при 350° С проволо­ ки диаметром 0,03 мм фирмы «Драйвер Харрис» и из

завода «Микропровод». На этом же рисунке приведены величины среднеквадратичных отклонений ординат тем­ пературного приращения сопротивления отдельных тен­

зодатчиков от среднего значения в партии оа- Из рис. 42 видно, что температурные приращения со­

противления тензодатчиков и величин сха в диапазоне температур от —10 до +50° С как для проволоки фирмы «Драйвер Харрис», так и для отечественной проволоки завода «Микропровод» малы.

Путем многократных нагревов проволоки до темпера­ туры 250° С и охлаждений до 20° С удается уменьшить примерно в 1,5—2 раза величину ол в партии тензодат­ чиков.

Влагостойкость. Наклеенные тензодатчики 1-П без специального влагостойкого покрытия, находясь в среде со 1 0 0 %-ной влажностью, несколько увеличивают свое сопротивление, подобно тензодатчикам 1-ВО. Тензодат­ чики 1-П с влагозащитными покрытиями (например, кле­ ем 8 8 или перхлорвиниловой эмалью ХВ-16) в этих же условиях меняют свое сопротивление незначительно. Данные о величине приращения сопротивления тензодат­ чиков от влияния влаги приведены в табл. 19.

Влияние вакуума. При уменьшении давления окружа­ ющей среды от 10,1 -104 до 0,07—0,13-104 н/мм2 качест­ венно наклеенные тензодатчики 1-П имеют приращения сопротивления: (AR/R)p=0-.— 6-10-6. Данные получены из испытаний 30 тензодатчиков.

Для некачественно наклеенных тензодатчиков прира­ щения сопротивления (AR/R)P=50- Ю-6 ед. AR/R.

Качество наклейки зависит от того, насколько полно монтажник выполняет технологию наклейки тензодатчи­ ков и от его личного опыта.

Номинальное сопротивление. Тензодатчики 1-П изго­ товляются с базами 5, 7, 10, 15, 20, 25 мм с отклонения­ ми ±0,5 мм и с номинальным сопротивлением в партии: 50, 100, 150, 200, 400 ом с отклонениями от номинала порядка ± 5 —10%.

Сопротивление ненаклеенных тензодатчиков при дли­ тельном (2 месяца и более) хранении изменяется вслед­ ствие усадки связующих на несколько десятых ома, а в наклеенном состоянии после тепловой обработки практи­ чески не изменяется в течение длительного времени.

Сопротивление изоляции. Величина сопротивления изоляции Ru отдельных тензодатчиков от поверхности металла составляет 20 000—50 000 Мом. При 3-часовом пребывании в среде со 1 0 0 %-ной влажностью происходит

припоем ПСр-1,5 или привариваются на контактной -сва­ рочной установке выводные проводники из медной фоль­ ги толщиной 0,05 мм или из проволоки диаметром 0 ,2 мм.

На упругие элементы тензодатчики наклеивают лаком ВЛ-6 . Перед наклейкой тензодатчиков на поверхность упругих элементов наносят подслой из того же лака. Подслой, а затем тензодатчики подвергаются ступенча­ той термообработке до 180—250° С. Для увеличения вла­ гостойкости тензодатчики покрываются двумя слоями клея БФ-2 и вторично подвергаются термообработке до

180° С.

Чувствительность к дефор­ мации. Чувствительность 5 тензодатчиков 1-ЭП и ее раз­

Из табл. 20 видно, что величина S от диаметра про­

волоки не зависит, а -величина os значительно возрастает с уменьшением диаметра проволоки.

Ползучесть. На рис. 43 даны зависимости ползучести за 1 ч от температуры окружающей среды для тензодат­ чиков 1-ЭП из проволоки диаметром 0,025 и 0,018 мм с различными базами. На рис. 43 видно, что ползучесть тензодатчиков 1-ЭП из проволоки диаметром 0,025 мм с базой 5 мм значительно больше, чем ползучесть тензо­ датчиков из той же проволоки с базой 10 мм. Ползучесть тензодатчиков 1-ЭП из проволоки 0,018 мм с базами_как

7 мм, так и 5 мм невелика (при 60° С величина П = = —0 ,3—0,5% за 1 ч).

Температурное приращение сопротивления. Темпера­ турные приращения сопротивления тензодатчиков 1-ЭП

определены в области температур от — 10 до +50° С

и практически мало зависят от диаметра проволоки из сплава званом и базы тензодатчиков в области темпера­ туры от —10 до +50° С (рис. 44). Разброс температур­ ных приращений сопротивления отдельных тензодатчиков от средних значений в партии оА зависит от диаметра d проволоки (рис. 45). Если для тензодатчиков из прово­ локи диаметром 0,025 мм при изменении температуры на 20° С величина аА = ± 20• 10—6 ед. AR/R, то для тензо­

диаметром 0,013 мм малопригодны для измерительных устройств повышенной точности.

Номинальное сопротивление и габаритные размеры.

Тензодатчики 1-ЭП изготовляются с сопротивлением 50, 100, 200, 400, 800 ом и более.

Габаритные размеры тензодатчиков 1-ЭП значитель­ но меньше, чем тензодатчиков 1-П при равных величинах сопротивления, так как погонное сопротивление прово­ локи званом выше, чем у константановой.

Т а б л и ц а 21