3. Устройство и установка проволочных тензодатчиков

Устройство наиболее распространенного проволочного тензодатчика показано на рис. 2. На полосу тонкой прочной бумаги наклеена уложенная зигзагообразно тонкая проволока.

Таблица 1. Характеристики сплавов для проволочных тензодатчиков

Рис. 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 к испытуемой детали, благодаря чему деформацию детали воспринимает проволочная решетка. Длина детали, занимаемая проволокой, называется измерительной базой датчика L.

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: БФ-2 для температуры до 100 °С и кислой среды; БФ-4 для температуры до 60 ºС 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 тен-зодатчиков при температурах до 1000 °С.

При выборе измерительной схемы для тензодатчиков необходимо учитывать два обстоятельства. Во-первых, проволочные тензодатчики имеют малое относительное изменение сопротивления (< 1 %) 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 3, а.

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

На рис. 3, б показана мостовая схема включения тензодатчиков повышенной чувствительности, а на рис. 3, в показаны места крепления тензодатчиков. В противоположные плечи моста ивключены датчики, работающие на растяжение (приклеенные к верхней поверхности изгибающейся под действием силыF пластины). А в плечи моста R₂ и R₄ включены датчики, работающие на сжатие (приклеенные к нижней поверхности пластины). Условие баланса моста () при деформации пластины нарушается весьма сильно:иувеличиваются,иуменьшаются. Поэтому выходной сигнал мостовой схемыΔU значительно больше, чем при одном изменяющемся плече моста Чувствительность при этом повышается примерно в четыре раза Одновременно такая схема обеспечивает и температурную компенсацию.

Рис 3 Схемы включения и места крепления тензодатчиков

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 (L > 25 мм). 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. 1).