Наклеиваемый проволочный тензопреобразователь

Рис. 2 - Наклеиваемый проволочный тензопреобразователь: 1 - тензочувствительная проволока; 2 - связующее звено (клей); 3- подложка (бумага, целлофан); 4 - выводные проводники.

В качестве измерительной базы преобразователя служит длина детали, которую занимает поволока. Наибольшее распространение получили преобразователи с сопротивлением в 5-20 Ом и базами в 5-20 мм.

В том случае, когда существует необходимость получить ток большой величины от контура, в который включен преобразователь, нередко пользуются "мощными" тензопреобразователями из проволоки. Их состав - большое количество (до 50 шт.) проволок, соединенных параллельно. Размеры базы довольно велики (до 200 мм), что дает возможность значительно увеличить силу тока, проходящую через такой преобразователь (Рис. 3).

Низкоомный ("мощный" проволочный тензопреобразователь)

Рисунок 3 - Низкоомный ("мощный") проволочный тензопреобразователь: 1 - тензочувствительный элемент; 2 - связующее звено (клей или цемент); 3 - подложка (целлофан или бумага); 4 - выводной проводник.

Такого вида датчики имеют незначительную поверхность связи с основанием (образцом), а это снижает токи утечки в условиях высоких температур и обеспечивает более высокое напряжение изоляции между образцом и чувствительным элементом.

Тензодатчики из фольги - наиболее распространенный вид наклеиваемых тензодатчиков. Они представляют из себя полоску из фольги толщиной 4-12 мкм, на которой часть металла выбрана с помощью травления так, что оставшаяся часть образует решетку с выводами, как это показано на Рис. 4.

При изготовлении подобного вида решетки существует возможность обеспечить любой ее рисунок, а это является очень важным достоинством фольговых тензопреобразователей. На Рис. 4,а изображен преобразователь, который наклеивается на вал с целью измерения его крутящих моментов, а на Рис. 4,б – преобразователь, наклеиваемый на мембрану.

 

 

Фольговые преобразователи

 

Рис. 4 - Фольговые преобразователи; 1 - подгоночные петли; 2 - витки, чувствительные к усилиям, которые растягивают мембрану.

Важным преимуществом фольговых преобразователей является возможность увеличения сечения их концов. Припаивание (или же приваривание) выводов реализуется в этом случае намного более надежно, чем в проволочных преобразователях.

В сравнении с проволочными, фольговые тензодатчики имеют большое отношение площади поверхности чувствительного элемента к площади поперечного сечения, что означает большую их стабильность в условиях критических температур и длительных нагрузок, а также обеспечивает отличный термокконтакт образца и чувствительного элемента, что значительно снижает саморазогрев датчика.

Для производства преобразователей из фольги применяются те же металлы, что и для проволочных (константан, нихром, сплав железа и никеля и т. д.), а также другие материалы, такие как сплав 48Т-2, который дает возможность измерения деформаций до 12% и целая группа полупроводниковых материалов.

Пленочные тензодатчики

В последнее время распространение получил еще один вариант производства приклеиваемых тензодатчиков, который заключается в вакуумной возгонке тензочувствительного материала с его последующей конденсацией на подложку, напыляемую непосредственно на деталь. Тензосопротивления такого вида называются пленочными. Их небольшая толщина (15-30 мкм) предоставляет значительные преимущества в случаях измерения деформаций в динамических условиях при высоких температурах, где исследование деформации является специализированной областью.

Большое количество пленочных тензопреобразователей выполняется на основе висмута, титана, кремния или германия и выглядят они как единственная проводящая полоска (Рис. 5). Подобные преобразователи лишены недостатка, который заключается в уменьшении относительной чувствительности по сравнению с чувствительностью материала, из которого сделан преобразователь.

Пленочный преобразователь

Рис. 5 - Пленочный тензопреобразователь: 1- тензочувствительная пленка; 2 - слой лака; 3 - выводной проводник.

Тензометрический коэффициент преобразователя, который был изготовлен на основе металлической пленки, составляет 2-4, а его сопротивление изменяется в пределах от 100 до 1000 Ом. Преобразователи, в основе которых полупроводниковая пленка, имеют коэффициент порядка 500-200, и благодаря этому они чувствительнее к прикладываемому напряжению. Недостатком является то, что сопротивление полупроводникового преобразователя зависит от прикладываемого напряжения и крайне нелинейно во всем диапазоне напряжений, а также имеет большую зависимость от температуры. Таким образом, хотя во время использования тензометра на основе металлической пленки требуется усилитель, его линейность вполне высока, а температурный эффект легко поддается компенсации.