Устройство наиболее распространенного проволочного тензодатчика показано на рис. 2. На полосу тонкой прочной бумаги наклеена уложенная зигзагообразно тонкая проволока.
Таблица1. Характеристики сплавов для проволочных тензодатчиков
К концам проволоки с помощью пайки или сварки присоединены выводы из медной фольги, с помощью которых датчик подключен в измерительную цепь. Сверху проволока также защищена от внешних воздействий тонкой бумагой. Тензодатчик приклеивают к испытуемой детали, благодаря чему деформацию детали воспринимает проволочная решетка. Длина детали, занимаемая проволокой, называется измерительной базой датчика L.
Для того чтобы получить наибольшее изменение сопротивления датчика, его надо расположить в направлении действия деформирующего усилия (сжатия или растяжения), т. е. направление измерительной базы должно совпадать с осью, по которой направлено усилие. Если же направления базы и усилия взаимно перпендикулярны, то деформация и изменение сопротивления очень малы. Если расположить несколько датчиков под углом друг к другу, то можно определить не только величину деформации, но и направление приложенных к детали усилий.
Приклейка датчика к детали — очень важная технологическая операция. Качество ее выполнения сильно влияет на точность и надежность работы тензодатчика. Перед приклейкой производят тщательную очистку и обезжиривание поверхности детали. Наиболее часто для приклейки используются бакелито-фенольные клеи: БФ-2 для температуры до 100 °С и кислой среды; БФ-4 для температуры до 60 ºС и щелочной среды. Сушка проводится при повышенных температурах в течение часа. Для защиты от влаги используют парафиновые и другие покрытия. Разработаны специальные клеи (на кремнийорганической основе) и покрытия для использования тен-зодатчиков при температурах до 1000 °С.
При выборе измерительной схемы для тензодатчиков необходимо учитывать два обстоятельства. Во-первых, проволочные тензодатчики имеют малое относительное изменение сопротивления ( < 1 %) Для увеличения чувствительности применяют мостовые схемы с двумя или четырьмя одинаковыми датчиками, наклеиваемыми на испытуемую деталь таким образом, что датчик, включенный в одно плечо моста, работает на сжатие, а датчик, включенный в смежное плечо моста, работает на растяжение Во-вторых, необходимо принимать меры для компенсации температурной погрешности Мостовая схема включения тензодатчиков с компенсацией температурной погрешности показана на рис 3, а.
Рабочий датчик с сопротивлением Rpнаклеивается в направлении действия усилия, а другой — компенсационный — датчик с сопротивлением RKнаклеивается в перпендикулярном направлении Датчики Rpи RK находятся в одинаковых тепловых условиях. При деформации детали изменяется сопротивление только датчика Rp. А при изменении температуры в одинаковой степени изменяются сопротивления Rpи RKПоэтому при деформации нарушается баланс моста ( ) и появляется выходной сигнал ΔU, пропорциональный усилию или деформации. При изменении температуры баланс моста не нарушается
На рис. 3, б показана мостовая схема включения тензодатчиков повышенной чувствительности, а на рис. 3, в показаны места крепления тензодатчиков. В противоположные плечи моста и включены датчики, работающие на растяжение (приклеенные к верхней поверхности изгибающейся под действием силы F пластины). А в плечи моста R2и R4 включены датчики, работающие на сжатие (приклеенные к нижней поверхности пластины). Условие баланса моста ( ) при деформации пластины нарушается весьма сильно: и увеличиваются, и уменьшаются. Поэтому выходной сигнал мостовой схемы ΔU значительно больше, чем при одном изменяющемся плече моста Чувствительность при этом повышается примерно в четыре раза Одновременно такая схема обеспечивает и температурную компенсацию.
Рис 3 Схемы включения и места крепления тензодатчиков
По конструктивным параметрам тензодатчики подразделяются на датчики с малой базой (L=0,4÷4мм); со средней базой (L =4÷25мм); с большой базой (L > 25 мм). Активное сопротивление датчиков с малой базой 5—100 Ом, со средней базой 100— 400 Ом, с большой базой до 1000 Ом. Ширина датчиков от 3 до 60 мм. Длина выводов датчиков составляет 20—80 мм. Относительная чувствительность проволочных тензодатчиков зависит от материала проволоки: для константана ; для элинвара (см. табл. 1).