Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Тензорезисторы




Приборы для измерения деформаций

Тензорезисторы – измерительные преобразователи, имеют чувствительный элемент в виде проводникового или полупроводникового резистора, приклеенного на основе из какого-либо неметаллического материала (бумага, пленка).

Использование тензорезисторов подобного рода для тензометра обусловлено тензоэффектом, т.е. свойством проводниковых или полупроводниковых материалов изменять электрическое сопротивление при деформировании.

Величина тензоэффекта проводниковых материалов определяется преимущественно изменением геометрических размеров резистора, а полупроводниковых — удельного сопротивления.

Тензоэффект характеризуется выходным сигналом в виде относительного изменения сопротивления резистора . Относительное изменение выходного сигнала к вызвавшей по относительной деформации при фиксированных значениях параметров тока, температуры, влажности и т.д. называется коэффициентом тензочувствительности резистора.

Величины приводятся в паспортных данных на тензорезисторы.

Рисунок 1.6 - Коэффициент тензочувствительности резистора

При упругой работе конструкции величина напряжений определяется по выражению:


 

2.1.1 Проволочные одноэлементные тензорезисторы (рисунок 1.7) имеют тензонить — проволоку диаметром 12…30 мм из константана (эдванса) сплава Cu-Ni-Mn или нихрома (тофета) сплава Ni-Cr.

Рисунок 1.7 - Проволочные тензорезисторы:
а) – петлевые; б) – безпетлевые
1 – тензонить; 2 – подложка; 3 – низкоомные перемычки;
4 – выводные контакты; lТ – база тензорезистора

Петлевые и беспетлевые тензорезисторы промышленного производства выпускаются с номинальным сопротивлением R=60…400 Ом, базой измерения 5…100 мм, коэффициенты тензочувствительности 1,9…2,3.

Для метрологии петлевых тензорезисторов большое значение имеют радиус закругления петель или расстояние между петлями решетки. При оптимальном расстоянии, равном 10 диаметрам тензопроволоки, сохраняются необходимые условия для рассеяния тепла от нагрева тензорезистора питающим током и заметно не проявляется влияние поперечной чувствительности.

Преимущество безпетлевых тензорезисторов перед петлевыми — отсутствие поперечной тензочувствительности, обусловленной поперечными деформациями элементов конструкций.

2.1.2 Фольговые тензорезисторы изготавливаются фотолитографическим способом из тонкой константановой фольги . Предварительно нанесенная на фольгу клеевая пленка служит подложкой тензорезистора. В зависимости от формы тензорешеток они бывают:

‒ одноэлементные прямоугольные для линейных измерений;

‒ 2-х или 3-х элементные прямоугольные или розеточные для измерений на участках с плоским напряженным состоянием;

‒ специальные, используемые в качестве тензопреобразователей в мембранных чувствительных элементах;

‒ в виде цепочек малобазовых одно- или двухэлементных тензорешеток на общей основе для измерения деформаций в зонах концентраций напряжений.

Рисунок 1.8 - Фольговые тензорезисторы:
а) – одноэлементный прямоугольный тензорезистор;
б, в) – двух- и трехэлементные розеточные тензорезисторы С;
г) – специальные; д) – в виде цепочки малобазных тензорешеток;
1 – тензорешетка;2 – подложка из клеевой пленки

Их база измерений 0,3…30 мм, номинальное сопротивление 50…400 Ом, коэффициент тензочувствительности 2…2,3. Фольговые тензорезисторы малочувствительны к поперечным деформациям, имеют эффект отвода тепла, что повышает в 3…4 раза, по сравнению с проволочными, плотность питающего тока и получить больший выходной сигнал.

Определение деформации тензорезисторами можно проводить при действии как статических, так и динамических нагрузок. Можно использовать как постоянный, так и переменный ток.


 

2.1.3 Полупроводниковые тензорезисторы разделяются на следующие типовые модификации в зависимости от материала чувствительного элемента:

‒ монокристаллические кремниевые, вырезанные из массивных монокристаллов в направлениях кристаллизации;

‒ германиевые, изготавливаемые из тонких дендритных лент и нитей, выращенных из переохлажденных растворов или газовых фаз;

‒ поликристаллические, получаемые методом горячего напыления технического висмута в вакууме.

Кремниевые тензорезисторы имеют базу измерений 1,4…6,4 мм, номинальное сопротивление 90…160 Ом. Германиевые имеют базу измерений 5…10 мм, номинальное сопротивление 50…500 Ом. Подложка поликристаллических транзисторов пленочная, а монокристаллические могут использоваться и без подложки.

Преимущество тензорезисторов над механическими тензометрами заключается в возможности контроля деформаций конструкций стадии, близкой к разрушению, а также внутри конструкции. Тензорезисторы крепятся к элементам конструкций фенолформальдегидныи (БФ-2; БФ-4; БФ-6) или кремнийнитроглифталевыми клеями.

На рисунке 2.1 изображена принципиальная схема работы тензостанции с использованием моста Уитстона. При воздействии нагрузки конструкция деформируются, изменяется величина, балансировка моста нарушается. Появляется разность потенциалов в цепи по диагонали AB. Вручную или автоматически реохордом электрический ток, регистрируемый гальванометром, понижается до нуля. Мост балансируется и по шкале тензостанции берется отсчет. Разность отсчетов по тензостанциям с автоматической балансировкой моста Уитстона дает величину, умноженную на цену деления тензостанции. Тарировка тензорезисторов не производится, если при испытаниях применяется тензостации типа АИД и УТМ с автоматической балансировкой моста Уитстона, т.к. разность отсчетов по тензостанциям дает значения относительной деформации с точностью, равной цене деления шкалы тензостанции.

Рисунок 2.1 - Принципиальная электрическая схема измерительного моста Уитстона
ИК – испытываемая конструкция;
Ra – тензорезисторы активные; Rк – тензорезисторы компенсационные (компенсирующие влияние колебаний температуры окружающей среды и тд);
R1, R2 – внутренние сопротивления тензостанции; R – реохорд;
Г – гальванометр; И.П. – источник питания

Вывод: во время лабораторной работы мы ознакомились с принципом действия, устройством, а также с правилами установки приборов для измерения перемещений и деформаций на конструкциях и ее элементах.

 

 


 

Ответы на контрольные вопросы

1) Покажите места установки и способы крепления прогибомеров с проволочной связью на испытываемой конструкции в виде железобетонной плиты покрытия пролетом 6 м.

 

 

2) Как найти значение относительной деформации по разности отсчетов на тензометре Гугенбергера базой 150 мм, установленном на испытываемой конструкции?

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

3) Какие физико-механические свойства материала конструкции являются решающими при выборе базы измерений?

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

4) Объясните физический смысл явления поперечной тензочувствительности проволочных петлевых тензорезисторов.

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

5) Объясните функциональное назначение компенсационных тензорезисторов при испытании строительных конструкций и сооружений.

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

6) Охарактеризуйте достоинства и недостатки приборов для измерения перемещений и деформаций.

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

7) Какое минимальное количество прогибомеров для определения прогиба необходимо использовать при испытании однопролетной балки, работающей на поперечный изгиб? Зарисовать схему расположения прогибомеров.

 

 

8) Влияет ли температура на показания прогибомеров с проволочной связью?

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

9) Укажите диапазон измерений прогибомера 6ПАО и его точность.

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

10) Перечислите достоинства и недостатки удлинителя, используемого при работе с индикатором.

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

11) Возможно ли расширение диапазона измерения механическим тензометром Гугенбергера в процессе испытания?

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

12) Какие существуют способы крепления механических тензометров?

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

13) Как проверить качество установки тензометров?

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

14) Изложите технологию наклеивания тензорезисторов. Как оценить качество наклейки тензорезисторов?

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________


 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 389; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2025) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.011 сек.