книги / Малобазные тензодатчики сопротивления

Нанесение подложки. Связующее, образующее после полимери­ зации пленочную подложку, наносят на фольгу со стороны, про­ тивоположной той, на которой в форме решетки тензодатчика имеется слой светочувствительной эмали.

Перед нанесением связующего поверхность фольги промывают спиртом и высушивают в течение 1,2—1,8 ксек (20—30 мин). На поверхность фольги, установленной предварительно в горизон­ тальном положении, кистью наносят слой связующего из расчета 0,03—0,04 см3 связующего на 1 см12 площади фольги, который затем подвергают тепловой обработке (применительно к лаку ВЛ-5 и ВЛ-931):

Травление фольги. Участки фольги, не покрытые слоем свето­ чувствительной эмали, стравливают в 32—36%-ном растворе хлорного железа, при этом на подложке остаются участки фольги в форме решеток тензодатчиков. Затем подложку с решетками раз­ резают на отдельные заготовки.

Некоторые особенности изготовления тензодатчиков из нихромовой фольги

Технология изготовления тензодатчиков из нихромовой фольги была наиболее полно разработана М. И. Этингоф, Л. И. Остров­ ским, Г. А. Ивановой и др. 1 При изготовлении нихромовых тен­ зодатчиков применяют ту же технологию подготовки фольги и ис­ пользуют тот же состав, метод нанесения и обработку светочув­ ствительной эмали, что и при изготовлении тензодатчиков из константановой фольги.

Особенность изготовления нихромовых тензодатчиков состоит в том, что на фольгу наносят временную подложку из нитролака ХСЛ или ХС, которую после наклейки тензодатчика легко уда­ ляют растворителем.

Участки фольги, не покрытые слоем светочувствительной эмали, вытравливают электролитическим травлением. Электроли­

Задубленный слой кислотоупорной эмали с поверхности кон­ тура тензодатчика удаляют электролитическим путем в 1%-ном растворе едкого натра.

4. ХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД ПОВЫШЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ФОЛЬГОВЫХ ТЕНЗОДАТЧИКОВ

Принятая технология изготовления тензодатчиков из Констан­ тиновой фольги не позволяет получить решетки малобазных тензо­ датчиков с минимально необходимой (не менее 60 ом) величиной омического сопротивления.

Увеличение сопротивления тензодатчиков может быть достиг­ нуто за счет уменьшения ширины нитей при одновременном увели­ чении их числа. По такому пути пошли некоторые иностранные фирмы, например фирма Бадд. Однако этот путь требует разра­ ботки специальных и, по-видимому, сложных технологических схем. Поэтому наиболее целесообразно увеличивать сопротивле­ ние тензодатчиков уменьшением толщины решетки. Учитывая, что прокатка фольги толщиной меньше 4—5 мкм и изготовление из нее тензодатчиков представляет значительные технологические трудности, следует признать, что наиболее перспективный путь повышения сопротивления состоит в уменьшении толщины ре­ шетки готовых тензодатчиков. Уменьшение толщины решетки приводит, кроме того, к снижению ее разнотолщинности и к умень­ шению количества механических дефектов [17].

Толщина решетки наиболее легко может быть уменьшена мето­ дом химического фрезерования [5], сущность которого состоит в размерном травлении готовых тензодатчиков в специально по­ добранных травильных растворах. Рассматриваемая ниже техно­ логия носит экспериментальный характер и приведена лишь как иллюстрация принципиальной возможности применения данного метода к изготовлению тензодатчиков повышенного сопротивления.

При фрезеровании с решеток предварительно смывают слой светочувствительной эмали. Хорошо зарекомендовал себя при снятии эмульсии на основе желатины 15—20%-ный раствор едкого натра, подогретый до 300—315° К (27—42° С). Удовлетворитель­ ный состав раствора для снятия поливиниловой эмали пока что не найден.

Выбор травильного раствора и скорости фрезерования. Фрезе­ рование тензодатчиков не должно нарушать адгезию решетки с подложкой и целостность самой подложки. При недостаточной адгезии нити легко отслаиваются от подложки, что приводит к по­ вреждению решетки. Качество адгезии может быть оценено по величине краевого угла 0 (рис. 8). При хорошей адгезии (рис. 8, а)

0 > - ^ - . Краевой угол характеризуется формой поперечного се­

Повышение сопротивления при одностадийном режиме фрезе­ рования. При одностадийном режиме фрезерования для получе­ ния тензодатчика заданного омического сопротивления заранее определяется и в процессе фрезерования контролируется время фрезерования

Рд-1 -7Г 10' 6-

рУф

Наглядное представление о режимах одностадийного фрезеро­ вания может быть дано на примере данных, полученных при повы­ шении сопротивления малобазных тензодатчиков из константановой фольги толщиной hH— 5 мкм.

зерования позволяет избежать указанных недостатков и не опре­ делять заранее значение hH и ьф.

Сущность двухстадийного режима фрезерования состоит в сле­ дующем.

Тензодатчик вначале фрезеруют до некоторого промежуточ­ ного значения сопротивления

Rd = М а -

тогда, очевидно,

Таким образом, при двухстадийном режиме время окончатель­ ного фрезерования определяется лишь временем промежуточного

сопротивлением тензодатчика; при этом Rd, Re и tn легко изме­

ряются, a R% задается.

Сопротивление тензодатчиков при двухстадийном режиме фре­ зерования повышают на специальной травильной установке (рис. 10).

В травильной ванне 1, футерованной листовым винипластом, смонтирован вал-кассета 2, в продольные пазы которой устанавли­ вают сменные винипластовые пластины 3.

На обе стороны пластин решеткой наружу укладывают тензо­ датчики, которые затем по краю подложки прикрепляют к пла­

5. КОРРЕКТИРОВКА СОПРОТИВЛЕНИЯ ФОЛЬГОВЫХ ТЕНЗОДАТЧИКОВ

При принятой технологии изготовления технически достижи­ мый разброс сопротивления тензодатчиков на стадии производства составляет ±20%. С целью уменьшения этого разброса до вели­ чины ±0,5% применяют специальные методы корректировки со­ противления готового тензодатчика. Известны два метода коррек­ тировки сопротивления [38].

Метод плавной корректировки. При этом методе крайние нити решетки тензодатчиков изготовляют в 2,5—3,0 раза шире осталь­ ных нитей (рис. 12, а). По­ следующее подтравливание этих нитей в 32—36%-ном растворе хлорного железа приводит к плавному увели­ чению сопротивления тензо­ датчика в пределах 20% от номинальной величины.

Сопротивление тензодат­ чика Rd контролируют не­ посредственно в процессе подтравливания по величине за­

а — плавной; б — ступенчатой

Измеренное сопротивление оказывается меньше сопротивления тензодатчика, что вызвано шунтирующим влиянием раствора. Величина шунтирующего сопротивления раствора Rul) как по­ казала экспериментальная проверка, составляет около 8—9 ом. Для каждого конкретного опыта ее определяют при предваритель­ ном погружении тензодатчика с известным сопротивлением в раствор.

Метод ступенчатой корректировки. При этом методе две край­ ние нити решетки тензодатчика связаны между собой технологи­ ческими перемычками (рис. 12, б). Разрушение перемычек сопро­ вождается ступенчатым увеличением сопротивления тензодатчика приблизительно на 0,25 ом на каждой ступени.

6. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВИСМУТОВЫХ ПЛЕНОЧНЫХ ПОЛ И КР ИСТАЛЛ ИЧЕСки X ТЕНЗОДАТЧ ИКОВ

Пленочные тензодатчики изготовляют методом конденсации в вакууме паров материала тензочувствительной решетки. В на­ стоящее время наиболее полно отработана технология изготовле­ ния висмутовых тензодатчиков, однако имеются сведения о рабо­

(2 ч), выдержка при этой температуре 1,8 ксек (30 мин) и охлажде­ ние до комнатной температуры.

Изготовление подпятников х. На константановый круг со сто­ роны, противоположной той, с которой предварительно нанесена подложка, наносят слой светочувствительной эмали. Сверху на­ кладывают и фиксируют трафарет (рис. 14, а), через который на поверхность светочувствительной эмали экспонируется контур подпятников. После соответствующей обработки фольга под незасвеченными участками трафарета стравливается и на свободной

Рис. 14. Трафареты, применяющиеся при изготовлении пленочных тензодатчиков

пленке связующего остаются подпятники необходимых размеров. На участке перекрытия под переходным слоем серебра подпятник подвергают дополнительному травлению до толщины фольги 1,5—2,0 мкм.

Конденсация переходных контактов. Переходные контакты, частично перекрывающие подпятники, конденсируются в вакууме на холодную подложку через трафарет (рис. 14, б) из паровой фазы серебра. Остаточное давление в вакууме не должно превы­ шать 1,3-10"12*н!мг (1 -10"4 мм pm. cm.) при температуре испари­ теля около 1073° К (800° С). Навеску серебра выбирают такой, чтобы толщина переходных контактов была не более 1,5 мкм и не менее половины толщины чувствительных элементов. При несо­ блюдении этого условия качественный переход между чувстви­ тельным элементом, контактом и подпятником не обеспечивается.

1 Составы светочувствительной эмали, режимы экспозиции и травления при­ нимаются такими же, как и при изготовлении тензодатчиков из константановой фольги (см. § 3, гл. //) .