ГОСТ 21616-91. Тензорезисторы. Общие технические условия.

ГОСТ 8.543-86 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений деформации.

ГОСТ 4.179-85 Система показателей качества продукции. Машины и приборы для измерения усилий и деформации. Номенклатура показателей.

ГОСТ 21616-91 Тензорезисторы. Общие технические условия.

ОКП 42 7379 Тензорезисторы.

ОКП 42 7360 5 Машины и приборы для измерения усилий и деформаций

ТУ 25-06.2087-83 Система измерительная тензометрическая СИИТ-3. Технические условия.

ТУ 25-7726.001-86Тензорезисторы высокотемпературные НМТ-450.

Методы испытаний.

1. Условия испытаний: испытания тензорезисторов, если это не оговорено особо, проводят при следующих нормальных условиях:

Температура окружающей среды – 23±5°С;

Относительная влажность – от 30 до 60%;

Атмосферное давление – (96-104) кПа [(730-790) мм рт.ст.]

2. Приборы и устройства, используемые при испытаниях:

1. Прибор контроля прикладываемой нагрузки - пружинный динамометр ДПУ-100.

2. Проволочный высокотемпературный тензорезистор типа НМТ-450.

3. Система измерительная тензометрическая типа СИИТ-3.

3. Образцы для испытаний.

Определение деформаций усадки и ползучести должно производиться на кубических образцах размерами 70 х 70 х 70, 100 х 100 х 100, 150 х 150 х 150, 200 х 200 х 200 мм. В качестве базового образца следует принимать призму размерами 150 х 150 х 150 мм.

Образцы изготовляют отдельными сериями.

Каждая серия должна состоять из шести образцов кубов, три из образцов-кубов с ребрами размерами, соответствующими размеру рабочего сечения куба.

4. Порядок нагружения образцов.

Нагрузка, создаваемая на гранях образца, контролируется при помощи поверенных динамометров.

Схема испытания образцов в условиях сложного напряженного состояния приведена на рис, 2, б. К образцу кубической формы прикладывают независимо регулируемые главные напряжения , которые могут изменяться произвольным образом в процессе нагружения образца.

Конструкция рабочей камеры прибора истинного трехосного сжатия приведена на рис. 2, в. Конструкция камеры включает шесть нагрузочных штампов, смещаемых попарно относительно друг друга, В процессе нагружения образца её форма может изменяться от куба до параллелепипеда. Кубическая форма рабочей камеры или образца сохраняется при гидростатическом нагружении, когда . Форма рабочей камеры в виде параллелепипеда достигается при девиаторном нагружении, когда хотя бы одно напряжение или в общем случае при . Конструкция штампов 1-3 позволяет практически исключить влияние сил трения между ними и поверхностью образца на напряженно-деформированное состояние исследуемого образца. Дополнительно, для уменьшения сил трения, поверхность рабочих штампов перед каждым опытом покрывают силиконовой смазкой, которая также снимает силы трения. Поэтому полагают, что при нагружении на гранях образца приложены только главные напряжения (см. рис. 2, б), а касательные напряжения равны нулю.

Таким образом

Рисунок 2.

Изменение сопротивления тензорезистора проводника при деформировании положено в основу работы тензорезистора.

Проволочные тензорезисторы устанавливаются посредством точечной сварки краев металлической подложки с исследуемой конструкцией. Выходной сигнал тензорезистора представляет собой сумму деформационной, температурной и временной ("дрейф") составляющих.

Относительное изменение сопротивления обычно очень мало, поэтому измерять его можно только с помощью специально приспособленных мостовых схем. Именно их используют для выделения информативной (деформационной) составляющей сигнала рабочего тензорезистора.

Четыре сопротивления соединены между собой в электрическую цепь, образующую замкнутый четырехугольник. Линии, соединяющие точки a и b или c, d, называются диагоналями моста. В одну из главных диагоналей (ab) включен источник питания ИП, в другую (cd) – БДРП). Особенностью мостовой схемы является отсутствие тока в диагонали cd при определенном соотношении между сопротивлениями моста. При обозначениях рис. это соотношение записывается следующим образом:

R1/R4=R2/R3/

Нарушение этого соотношения, например, за счет небольшого изменения одного из сопротивлений моста приводит к появлению тока в диагонали cd, пропорционального относительному изменению сопротивления. Если вместо одного из сопротивлений моста, например R₁, включить тензорезистор Т_р, то ток в диагонали моста будет пропорционален измеряемой деформации.

Описанные выше проволочные тензорезисторы чувствительны и к изменению температуры, а поэтому во время опыта может возникнуть температурная погрешность. Чтобы избежать этого, используют схему с компенсационным тензорезистором Т_к, который наклеивается на образец из такого же материала, что и испытуемый, и размещается рядом с ним. Компенсационный тензорезистор является нерабочим и включается в мостовую схему вместо сопротивления R₂, образуя с рабочим тензорезистором Т_р так называемый полумост.

В практических измерениях второй полумост, образуемый сопротивлениями R₃ и R₄ с источником питания ИП, монтируется внутри измерительного прибора (ИЗП).

Одной из основных характеристик тензорезистора является его база S, определяемая как длина активной части чувствительного элемента между внутренними краями поперечных участков в направлении главной оси Минимальная база, установленная ГОСТ 21616–76, равна 0,25 мм, максимальная – 200 мм. Наиболее употребительны базы от 5 до 30 мм. Тот же ГОСТ устанавливает ряд номинальных сопротивлений 50, 100, 200, 400 и 800 Ом.

В исходном состоянии электрическое сопротивление проволоки

R=ρl/A

где ρ – удельное сопротивление материала проволоки;

l– начальная длина деформируемого участка проволоки;

А – площадь поперечного сечения проволоки.

При растяжении проволоки на ▲l её сопротивление изменяется на величину ▲R.

Из метрологических характеристик важнейшей является функция преобразования, устанавливающая зависимость информативной составляющей выходного сигнала тензорезистора (отношение приращения сопротивления тензорезистора к его начальному значению ▲R/R) от информативной составляющей входного сигнала (деформации ▲l /l ). В диапазоне упругих деформаций функция преобразования для всех типов тензорезисторов практически линейна. Поэтому она может быть заменена одним числом – чувствительностьюК.

Поиск по сайту: