Измерение деформации с помощью тензорезисторов

На сегодня для измерения деформации строительных конструкций более всего используют тензорезисторы, принцип действия которых основан на изменении сопротивления проводника при его деформировании. Это свойство проводника называют тензочуствительностью или тензоэффектом.

Сопротивление проводника R прямо пропорционально его длине l, удельному сопротивлению и обратно пропорционально площади поперечного сечения А:

формула тензоэффектаВзаимосвязь относительного изменения сопротивления тензорезистора к его относительному удлинению называют коэффициентом тензочуствительности.

 формула коэффициента тензочувствительности

Коэффициент тензочуствительности зависит от материала тензонитки, конструкции решетки, материала подложки и свойств клея, который закрепляет нить к подложке и к материалу испытуемой конструкции.

Материал нити тензорезистора должен иметь высокое удельное сопротивление и тензочуствительность, но малый температурный коэффициент сопротивления.

Тензорезисторы состоят из нескольких петель константановой проволоки диаметром 12…30 мк, приклеенных к пленочной или бумажной подложке. К концам тензорешетки приваривают токовыводы из проволоки диаметром 0,1…0,2 мм длиной 20…30 мм. Прямолинейный участок тензопроволоки называют базой тензорезистора l.

Тензорезисторы бывают проволочными петлевыми, проволочными безпетлевыми и фольговыми (рис. 4.7).

Тензорезисторы

проволочный петлевой тензорезистор

проволочный петлевой тензорезистор

проволочный безпетлевой тензорезистор

 

проволочный безпетлевой тензорезистор

фольговый тензорезистор

фольговый тензорезистор

полупроводниковые тензорезисторы

полупроводниковые тензорезисторы

1 – тензочуствительные элементы;

2 – низкоомные перемычки;

3 – выводные контакты;

4 – подложка («основа») и наклеенный над тензорешеткой защитный слой тонкой бумаги;

l – база тензорезистора

Тензорезисторы наклеивают на заранее подготовленную поверхность, которую тщательно зачищают наждачной бумагой или абразивным камнем, потом заделывают поры и раковины, обезжиривают и высушивают.

В связи с тем, что все тензорезисторы не могут подвергаться тарировке, их тарируют выборочно (5…10% от партии), а результаты распространяют на всю партию. Тарирование тензорезисторов осуществляют с помощью специальных тарировочных балок, выполненных в виде консолей равного сопротивления, или балок с зоной чистого изгиба.

Для компенсации температурных погрешностей используются компенсационные тензорезисторы, наклеиваемые на небольшие образцы материала, из которого изготовлена испытуемая конструкция, и размещаемые в тех же температурных условиях, что и активные, наклеенные на исследуемую конструкцию. Изменение температуры вызывает одинаковые изменения сопротивления активного и компенсационного тензорезисторов, но в связи с тем, что они включены в сопредельные плечи моста Уитстона, то в измерительной диагонали тока от изменения температуры не будет.

Измерительный мост Уитстона

 

R1, R2, R3, R4 – сопротивления, включенные в плечи моста

 

По материалам Конспекта лекций ст. пр. Е.С. Седышева

Мы в социальных сетях: