Конструкции тензорезисторов. 
Изготовление биотехнических и медицинских аппаратов и систем

Проволочные тензорезисторы

Основа тензорезистора представляет собой тонкую полоску пропитанной клеем бумаги или лаковую плёнку, из этого же материала выполняется обычно и покрытие. При высокой температуре (до 400 °С) может быть применена стеклоткань, пропитанная высокотемпературным цементом.

На полоску тонкой бумаги или лаковую плёнку наклеивают так называемую пластинку из зигзагообразно уложенной тонкой проволоки диаметром 0,02…0,05 мм. К концам проволоки присоединяются.

(пайкой или сваркой) выводные медные проводники. Сверху преобразователь покрывается слоем лака. Такой преобразователь, будучи приклеенным к испытуемой детали, воспринимает деформации её поверхностного слоя. Измерительной базой преобразователя является длина детали, занимаемая проволокой (рис. 4.1). Наиболее часто используются преобразователи с базами 5…10 мм, обладающие сопротивлениями 30…500 Ом.

Рис. 4.1. Устройство проволочного тензорезистора.

Для изготовления проволочных тензорезисторов применяются материалы, имеющие высокий коэффициент тензочувствительности и малый температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Наиболее употребляемым материалом для изготовления тензорезисторов является константановая проволока диаметром 20…30 мкм.

В качестве основы для плёнки используют бакелитовый лак и клей БФ-2. Резисторы, изготовленные на плёнке из клея БФ-2, способны работать в диапазоне температур от -40 до +70 °С, а на бакелитовом лаке — до 200 °C. Для измерений при более высоких температурах используют высокотемпературные преобразователи, приклеиваемые на клеях Б-58, БН-15 (до 400 °С) или цементах Б-56, ВН-12 (до 800 °С) и т. д.

Ассортимент проволочных тензорезисторов, выпускаемых промышленностью, приведён в таблице 4.2.

Обозначения тензорезисторов: первая буква (П) указывает на то, что решётка выполнена из проволоки; материал тензорешётки представлен второй буквой (К — константан); третья буква определяет основу (Б — бумажная, П — плёночная); далее следует величина базы и номинальное сопротивление решётки. Последняя буква (X или Г), например у резисторов серии ПКБ, характеризуют температуру наклейки (X — не более 30 °C, Г — не более +180 °С).

Коэффициент тензочувствительности G всех указанных в таблице 4.2 тензорезисторов равен 2 ± 0,2. Номинальный рабочий ток (при наклейке на металлические детали) составляет примерно 30 мА (точная величина указывается в паспорте). Максимальные допустимые относительные деформации не превышают 0,3%.

Из рисунка 4.1 видно, что изгибы петель имеют хотя и малые, но конечные размеры, поэтому деформация решётки в поперечном направлении приводит к выявлению поперечной чувствительности, величина которой у проволочных тензорезисторов составляет 2% продольной. В большинстве случаев она может не учитываться.

Типы некоторых проволочных тензорезисторов и их основные параметры.

Иногда экспериментаторы используют тензорезисторы, не имеющие подложки (со свободным подвесом проволоки). Основным достоинством таких тензорезисторов является большая стабильность показаний при длительных измерениях. Однако из-за сложности изготовления, требующего определённых навыков, такие тензорезисторы имеют ограниченное распространение.

Для измерения деформации в области краевых эффектов или местах концентрации напряжений, а также на микродеталях, разработаны и выпускаются малобазные проволочные тензорезисторы типа МПБ. Их параметры приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3

Типы некоторых малобазных проволочных тензорезисторов и их основные параметры.