1.应变计的结构
电阻丝应变片是用直径为0.025mm具有高电阻率的电阻丝制成的。为了取得高的阻值,将电阻丝排列成栅网状,称为活络栅,并张贴在绝缘的基片上,电阻丝的两头焊接引线。活络栅上面张贴有维护用的掩盖层。如图:
图2.2 典型应变计的结构及组成?
(a)丝式 (b)箔式 (c)半导体?1—活络栅 2—基底 3—引线 4—盖层 5—粘结剂 6—电极
应变计的结构型式许多,但其主要组成部分根本相同。图2.2示出了丝式、箔式和半导体三种典型应变计的结构型式及其组成。?
(1)活络栅——应变计中完成应变-电阻转化的活络元件。它一般由直径为0.015~0.05mm的金属丝绕成栅状,或用金属箔腐蚀成栅状。图中l表明栅长,b表明栅宽。其电阻值一般在100Ω以上。?
(2)基底——为坚持活络栅固定的形状、尺度和方位,一般用粘结剂将其固结在纸质或胶质的基底上。应变计作业时,基底起着把试件应变精确地传递给活络栅的效果。为此,基底有必要很薄,一般为0.02~0.04mm。?有用专门的薄纸制成的基片称为纸基。有用粘结剂和有机树脂薄膜制成的胶基。
(3)引线——它起着活络栅与丈量电路之间的过渡衔接和引导效果。一般取直径约0.1~0.15mm的低阻镀锡铜线,并用钎焊与活络栅端衔接。?
(4)盖层——用纸、胶作成掩盖在活络栅上的维护层;起着防潮、防蚀、防损等效果。?
(5)粘结剂——在制造应变计时,用它分别把盖层和活络栅固结于基底;在运用应变计时,用它把应变计基底再张贴在试件外表的被测部位。因而它也起着传递应变的效果。
2.丈量原理
用应变片丈量时,将其张贴在被测目标外表上。当被测目标受力变形时,应变片的活络栅也伴随变形,其电阻值发作相应改变,经过转化电路转化为电压或电流的改变,然后完成应变的丈量。
经过弹性活络元件,将位移、力、力矩、加速度、压力等物理量转化为应变,则可用应变片丈量上述各量,做成各种应变式传感器。
应变片有如下的长处:①.丈量应变的活络度和精度高,功能安稳、牢靠,可测1~2με,差错小于1%。②.应变片尺度小、重量轻、结构简略、运用方便、丈量速度快。丈量时对被测件的作业状况和应力散布根本上无影响。既可用于静态丈量,又可用于动态丈量③.丈量规模大。既可丈量弹性变形,也可丈量塑性变形。变形规模可从1%~2%。④.习惯性强。可在高温、超低温、高压、水下、强磁场以及核辐射等恶劣环境下运用。⑤.便于多点丈量、远距离丈量和遥测。⑥.价格便宜,种类多,工艺较老练,便于挑选和运用,能够丈量各种物理量。
应变片的类型、资料及张贴
(一)应变片的类型和资料
1.金属丝式应变片
金属丝式应变片有回线式和短接式二种,如图2.3所示。但回线式最为常用,制造简略,功能安稳,成本低,易张贴,但其应变横向效应较大。
短接式应变片两头用直径比栅线直径大5~10倍的镀银丝短接。长处是克服了横向效应,但制造工艺杂乱。
图2.3 应变片 a、c回线式 b、d短接式
常用资料:康铜、镍铬铝合金、铁铬铝合金以及铂、铂乌合金等。
2.金属箔式应变片
它是运用照相制版或光刻技能将厚约0.003~0.01mm的金属箔片制成所需图形的活络栅,也称为应变花。如图2.4。
长处:
①.可制成多种杂乱形状尺度精确的活络栅,其栅长l可做到0.2mm,以习惯不同的丈量要求;
②.与被测件张贴结面积大;
③.散热条件好,答应电流大,提高了输出活络度;
④.横向效应小。
⑤.蠕变和机械滞后小,疲惫寿命长。
图2.4 金属箔式应变片
缺陷:电阻值的分散性比金属丝的大,有的相差几十欧姆,需做阻值调整。在常温下,金属箔式应变片已逐渐替代了金属丝式应变片。
3.金属薄膜应变片
它是薄膜技能发展的产品。选用真空蒸发或真空堆积等办法在薄的绝缘基片上构成厚度在0.1μm以下的金属电阻资料薄膜的活络栅,最终再加上维护层。
长处:应变活络系数大,答应电流密度大,作业规模广,可达-197~317℃
缺陷:难于操控电阻与温度和时刻的改变联系。
(二)应变片的张贴
应变片是用粘结剂张贴到被测件上的。粘结剂构成的胶层有必要迅速地将被测件的应变传递到活络栅上。粘结剂的功能及张贴工艺的质量直接影响着应变片的作业特性,如零漂、蠕变、滞后、活络系数等。可见挑选粘结剂和正确的粘结工艺与应变片的丈量精度有着极其重要的联系。
1.粘结剂的挑选?
粘结剂的主要功能是要在切向精确传递试件的应变。因而,它应具有:?
(1)与试件外表有很高的粘结强度,一般抗剪强度应大于9.8×106Pa;?
(2)弹性模量大,蠕变、滞后小,温度和力学功能参数要尽量与试件匹配;
(3)抗腐蚀,涂刷性好,固化工艺简略,变形小,运用简洁,可长时间储存;
(4)电绝缘功能、耐老化与耐温耐湿功能均杰出。?
一般情况下,张贴与制造应变计的粘结剂是能够通用的。可是,张贴应变计时遭到现场加温、加压条件的约束。一般在室温作业的应变计多选用常温、指压固化条件的粘结剂;非金属基应变计若用在高温作业时,可将其先张贴在金属基底上,然后再焊接在试件上。?
2.应变计的张贴?
(1)预备:①试件——在张贴部位的外表,用砂布在与轴向成45°的方向穿插打磨至Ra为6.3μm→清洗净打磨面→划线,确认贴片坐标线→均匀涂一薄层粘结剂作底;②应变计——外表和阻值查看→刻划轴向符号→清洗。
(2)涂胶:在预备好的试件外表和应变计基底上均匀涂一薄层粘结剂。?
(3)贴片:将涂好胶的应变计与试件,按坐标线对准贴上→用手指顺轴向滚压,去除气泡和剩余胶液→按固化条件固化处理。?
(4)复查:①贴片误差应在答应规模内;②阻值改变应在丈量仪器预调平规模内;③引线和试件间的绝缘电阻应大于200MΩ。?
(5)接线:依据作业条件挑选好导线,然后经过中介接线片(柱)把应变计引线和导线焊接,并加以固定。?
(6)防护:在安装好的应变计和引线上涂以中性凡士林油、白腊(短期防潮);或白腊—松香—黄油的混合剂(长时间防潮);或环氧树脂、氯丁橡胶、清漆等(防机械划伤)作防护用,以确保应变计作业功能安稳牢靠。
常用的粘结剂类型:硝化纤维素型、氰基丙稀酸型、聚酯树脂型、环氧树脂类和酚醛树脂类等。
张贴工艺:被测件张贴外表处理,贴片方位的确认、贴片、枯燥固化、贴片质量查看、引线的焊接与固定,以及防护与屏蔽等。