книги / Малобазные тензодатчики сопротивления

Киова

Дэнгио

ной трехэлементной KF-2-D3 и двух модификаций трехэлементной веерной KF-2-D4 розеток с несколько отличной шириной решетки.

нихромовой фольги 1 толщиной 3 мкм на временной подложке из нитролака ХСЛ или ХС. Тензодатчики наклеивают цементом Ц-7-165-32 *.

Как показала практика, нихромовые тензодатчики применимы для измерения динамических деформаций в интервале температур от 1073 до 1173° К (от 800 до 900° С). Возможность применения подобных тензодатчиков в иных температурных интервалах пока что остается не ясной, так как установлено, что при некоторых температурах [например, при 723—823° К (450—550° С)] наблю­ дается температурная аномалия сопротивления. Применение тен­ зодатчиков для измерения статических деформаций ограничи­ вается их большой температурной чувствительностью.

Для измерения деформаций при температуре свыше 773° К (500° С) малобазные тензодатчики (1д = 5,0 мм) можно изготав­ ливать из сплава 0Х21Ю5ФМ с закреплением его на поверхности основного материала цементами жаростойких окислов (напри­ мер, А120 3) методом газопламенного распыления [20]. Коэффи­ циент тенечувствительности подобных тензодатчиков составляет Sd — 2,50 при комнатной температуре и снижается на 10% при 873° К (600° С) при максимальном разбросе в партии ±5% .

Зарубежные тензодатчики

Малобазные фольговые тензодатчики широкой номенклатуры выпускаются фирмами Болдуин-Лайма-Гамильтон, Телек, Киова Дэнгио и др. (табл. 6).

Решетка тензодатчиков изготовляется из константановой или нихромовой фольги; подложка — из бумаги, бакелитовой или эпоксидной смолы. Высокотемпературные тензодатчики фирмы Татнал выпускаются на цементе Н.

Тензодатчики некоторых фирм имеют ряд особенностей в кон­ структивном исполнении. Так, тензодатчики фирмы Болдуин- Лайма-Гамильтон типа FAH и FNH имеют выступающие с под­ ложки удлиненные концы петель. Тензодатчики фирмы Татнал изготовляются со специальными боковыми полосками, что способ­ ствует увеличению их боковой устойчивости.

Сообщаемый поставщиками разброс сопротивлений тензодат­ чиков внутри партии не превышает ±0,5%, разброс между пар­ тиями в зависимости от типа тензодатчиков составляет от 3 до 15%.1

1 Тензодатчики из нихромовой фольги обладают двумя существенными преимуществами по сравнению с тензодатчиками из константановой фольги. Вопервых, сопротивление нихромовых тензодатчиков в 2—3 раза больше, чем константановых тех же геометрических размеров. Во-вторых, нихромовые тензодат­ чики применимы для измерения деформации при более высоких температурах [до 1073° К (800°С) при динамических деформациях]. Однако технологические трудности, связанные с изготовлением нихромовых тензодатчиков и прокаткой для них фольги, в значительной степени сдерживают их широкое внедрение.

* Для наклейки тензодатчиков можно применять также цемент Ц-7-165-32А, являющийся модификацией цемента Ц-7-165-32.

ствительности к продольной равно 0,9. Ползучесть тензодатчиков при комнатной температуре не превышает 0,1%. Тензодатчики наклеивают лаком ВЛ-931.

Тензодатчики применимы для измерения относительной дефор­ мации в пределе ±6*10"3 при рабочей температуре от 233 до 353° К (от —40 до +80° С). Учитывая, что температурная чувстви­ тельность висмутовых тензодатчиков велика, последние наиболее рационально применять при измерении динамических деформаций в безусилительных схемах.

Г е р м а н и е в ы е т е н з о д а т ч и к и изготовляют из гер­ мания ГЭЛС 2/0,5 с проводимостью /г-типа и удельным сопротив­ лением 0,02 омм с базой до 3 мм и сопротивлением 100—200 ом. Подложкой тензодатчика может служить пластинка из слюды «Мусковит», керамика или алюминиевая фольга с глубоко окси­ дированной поверхностью.

Коэффициент тензочувствительности датчиков зависит от тех­ нологических режимов изготовления, параметров решетки и мате­ риала подложки. Продольный коэффициент тензочувствительности для датчиков на слюдяной и керамической подложке соответ­ ственно равен 50 и 90. Поперечный коэффициент тензочувстви­ тельности всегда имеет отрицательное значение.

Тензодатчики наклеивают ацетоно-целлулоидным клеем или клеем БФ-4.

6. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ТЕНЗОДАТЧИКИ

Со времени создания первых образцов полупроводниковых тензодатчиков промышленного типа1 прошло лишь несколько лет. Поэтому их типаж, номенклатура и технология изготовления, особенно для малых баз, непрерывно совершенствуются.

Отечественные тензодатчики

В настоящее время производство малобазных полупроводни­ ковых монокристаллических тензодатчиков освоено лишь отдель­ ными организациями.

Московским энергетическим институтом разработаны тензо­ датчики из германия п-типа [13]. База этих тензодатчиков со­ ставляет около 3,5 мм, сопротивление — 350—400 ом. Коэффи­ циент продольной тензочувствительности датчиков достигает 100 с разбросом ±5% . Наклейку тензодатчиков рекомендуется про­ изводить клеем БФ-2.

1 Первые сведения о малобазных полупроводниковых тензодатчиках (теле­ метрах), не нашедших распространения в практике, относятся к 1937 г. Тензодат­ чик представлял собой бумажную полоску с угольным покрытием; база тензодат­ чика составляла 1,6 мм, сопротивление 5—40 ком.

Институтом полупроводников АН СССР и Новосибирским 1* электротехническим институтом разработаны кремниевые тензо­

тензодатчиков в зависимости от ориентации продольной оси нити

Тензодатчики типа нэтистор, изготовляемые серийно (табл. 8), предназначены для измерения деформаций до 1-10"3 в диапазоне температур от 123 (—150) до 573° К (300° С). Исходным материа­ лом для тензодатчиков служит кремний с удельным сопротивле­ нием (0,040—0,045) • 10-2 омм. Прямое и обратное сопротивление

3 • 10~3. Коэффициент тензочувствительности при 293° К (20° С) ±5° и относительной деформации 1 *10-3 составляет 100 ± 20.

Температурный коэффициент тензочувствительности не пре­ вышает 0 , 2 5 для тензодатчиков p-типа и 0,7 для тензо­

датчиков л-типа. Номинальная мощность рассеяния для тензо­ датчиков, наклеенных на металл, не превышает 25 мет.

Тензодатчики выпускаются партиями с разбросом сопротив­ ления в партии не более ±1% и коэффициента тензочувствитель­ ности ±5% .

1 Полупроводниковые тензодатчики Новосибирского электротехнического института, известные под названием нэтистор, разработаны Городецким А. Ф., Шадриным В. С., Морозовой Г. Г. совместно с Маховым Ю. П., Помытовым М. Л.» Норкиным Г. П. и др.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ МАЛОБАЗНЫХ ТЕНЗОДАТЧИКОВ

Большое разнообразие типов малобазных тензодатчиков при­ вело к большому разнообразию технологических схем их изго­ товления, которые подчас даже затруднительно классифициро­ вать. В настоящей главе приведены лишь те технологические схемы изготовления тензодатчиков, которые нашли наибольшее применение. Как правило, рассматриваются технологические схемы, применяющиеся в отечественной практике тензометрии. Исключение составляет лишь несколько схем, предложенных за рубежом и носящих оригинальный характер.

Учитывая, что такая операция технологического процесса, как крепление выводных проводников и последующее нанесение защитного покрытия, является общей при изготовлении различ­ ных типов тензодатчиков, описание ее вынесено в самостоятель­ ный раздел. Поэтому в разделах, связанных с описанием изготов­ ления тензодатчиков в соответствии с ранее принятой классифи­ кацией, рассматривается по существу лишь формирование чув­ ствительных элементов (решеток) тензодатчиков.

1.ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОВОЛОЧНЫХ ТЕНЗОДАТЧИКОВ

СПЛОСКОЙ РЕШЕТКОЙ

М а л о б а з н ы е п р о в о л о ч н ы е т е н з о д а т ч и к и

При ручной намотке тензодатчиков проволочную решетку укладывают на основу вручную, а намотку осуществляют на ко­ лодках, имеющих разнообразное конструктивное исполнение.

При полуавтоматической намотке решетка тензодатчика укла­ дывается автоматически, иголки же, огибаемые проволокой, опу­ скаются вручную при помощи специально установленных рычагов или других приспособлений. Для полуавтоматической намотки тензодатчиков наиболее широко применяют станки с поворотным столиком конструкции ЦНИИТМАШ [46, 57].

Как показали Д. Т. Анкудинов и О. Н. Михайлов [3], станки с поворотным столиком можно применять также и для изготовле-