§ 5.3. Устройство и установка проволочных тензодатчиков

Устройство наиболее распространенного проволочного тензодатчика показано на рис. 5.2. На полосу тонкой прочной бумаги наклеена уложенная зигзагообразно тонкая проволока.

Рис. 5.2. Проволочный наклеиваемый тензодатчик

К концам проволоки с помощью пайки или сварки присоединены выводы из медной фольги, с помощью которых датчик подключен в измерительную цепь. Сверху проволока также защищена от внешних воздействий тонкой бумагой. Тензодатчик приклеивают испытуемой детали, благодаря чему деформацию детали воспринимает проволочная решетка. Длина детали, занимаемая проволокой, называется измерительной базой датчика .

Для того чтобы получить наибольшее изменение сопротивления датчика, его надо расположить в направлении действия деформирующего усилия (сжатия или растяжения), т. е. направление измерительной базы должно совпадать с осью, по которой направлено усилие. Если же направления базы и усилия взаимно перпендикулярны, то деформация и изменение сопротивления очень малы. Если расположить несколько датчиков под углом друг к. другу, то можно определить не только величину деформации, но и направление приложенных к детали усилий.

Приклейка датчика к детали — очень важная технологическая операция. Качество ее выполнения сильно влияет на точность и надежность работы тензодатчика. Перед приклейкой производят тщательную очистку и обезжиривание поверхности детали. Наиболее часто для приклейки используются бакелито-фенольные клеи: для температуры до 100°С и кислой среды; для температуры до 60°С и щелочной среды. Сушка проводится при повышенных температурах в течение часа. Для защиты от влаги используют парафиновые и другие покрытия. Разработаны специальные клеи (на кремнийорганической основе) и покрытия для использования тензодатчиков при температурах до 1000°С.

При выборе измерительной схемы для тензодатчиков необходимо учитывать два обстоятельства. Во-первых, проволочные тензодатчики имеют малое относительное изменение сопротивления ( ). Для увеличения чувствительности применяют мостовые схемы с двумя или четырьмя одинаковыми датчиками, наклеиваемыми на испытуемую деталь таким образом, что датчик, включенный в одно плечо моста, работает на сжатие, а датчик, включенный в смежное плечо моста, работает на растяжение. Во-вторых, необходимо принимать меры для компенсации температурной погрешности. Мостовая схема включения тензодатчиков с компенсацией температурной погрешности показана на рис. 5.3, а.

Рабочий датчик с сопротивлением наклеивается в направлении действия усилия, а другой — компенсационный — датчик с сопротивлением наклеивается в перпендикулярном направлении. Датчики и находятся в одинаковых тепловых условиях. При деформации детали изменяется сопротивление только датчика А при изменении температуры в одинаковой степени изменяются сопротивления и . Поэтому при деформации нарушается баланс моста ( ) и появляется выходной сигнал , пропорциональный усилию или деформации. При изменении температуры баланс моста не нарушается.

На рис. 5.3, б показана мостовая схема включения тензодатчиков повышенной чувствительности, а на рис. 5.3, в показаны места крепления тензодатчиков. В противоположные плечи моста и включены датчики, работающие на растяжение (приклеенные к верхней поверхности изгибающейся под действием силы пластины). А в плечи моста и включены датчики, работающие на сжатие (приклеенные к нижней поверхности пластины). Условие баланса моста ( ) при деформации пластины нарушается

Рис. 5.3. Схемы включения и места крепления тензодатчиков

весьма сильно: и увеличиваются, и уменьшаются. Поэтому выходной сигнал мостовой схемы значительно больше, чем при одном изменяющемся плече моста. Чувствительность при этом повышается примерно в четыре раза. Одновременно такая схема обеспечивает и температурную компенсацию.

По конструктивным параметрам тензодатчики подразделяются на датчики с малой базой (L = 0,4…4 мм); со средней базой (L ==4-^25 мм); с большой базой ( ). Активное сопротивление датчиков с малой базой 5—100 Ом, со средней базой 100— 400 Ом, с большой базой до 1000 Ом. Ширина датчиков от 3 до 60 мм. Длина выводов датчиков составляет 20—80 мм. Относительная чувствительность проволочных тензодатчиков зависит от материала проволоки: для константана ; для элинвара (см. табл. 5.1).