Весы-онлайн - магазин весовых индикаторов ВЕСЫ-ОНЛАЙН (812) 449-26-82 Симметрон Симметрон
Датчики веса
Контрольно-измерительные приборы
Аксессуары
  • Большой выбор весовых индикаторов,
  • On-line консультанты,
  • Быстрая доставка

2.3. Серии тензорезисторов

Как говорилось в разделах 2.1 и 2.2, тензочувствительный сплав и материал подложки не могут выбираться совершенно независимым образом и в произвольной комбинации. Выбор следует производить среди имеющихся тензометрических систем или серий. Каждая серия в целом характеризуется какими-либо конструктивными особенностями и специфической комбинацией тензочувствительного сплава и материала подложки. Для удобства идентификации подходящей серии тензодатчиков, удовлетворяющей требованиям планируемых испытаний, в двух приведённых выше таблицах в сжатой форме дана информация о характеристиках семейств тензорезисторов и рекомендации по выбору.

В первой таблице приведены краткие описания всех серий тензорезисторов общего назначения компании Vishay Micro-Measurement, включая сведения о сплаве и материале подложки, а также о главных конструктивных особенностях. В таблице также указаны рабочие характеристики тензорезисторов каждой серии, такие как диапазон рабочих температур, диапазон напряжений и устойчивость к воздействию циклической нагрузки, в зависимости от степени напряжения. Следует, однако, заметить, что в таблице приведены номинальные характеристики, которые применимы, главным образом, к тензорезисторам длиной 3 мм (0.125 дюйма) или более.

Во второй таблице представлены серии тензорезисторов, рекомендуемые для определённых «профилей» испытаний или наборов требований к испытаниям, классифицируемых по следующим критериям:

 ·         тип измеряемого напряжения (статическое, динамическое и т.п.);

·         рабочая температура установленного тензорезистора;

·         длительность испытаний;

·         требуемая точность;

·         требуемая устойчивость при воздействии циклической нагрузки.

Эта таблица предоставляет основную информацию для предварительного выбора серий тензорезисторов для большинства традиционных задач. В неё также включены рекомендации по выбору клеев, поскольку клеящий материал после установки тензорезистора становится частью тензометрической системы и, соответственно, оказывает влияние на её характеристики. Чтобы полностью определиться с выбором тензорезисора, необходимо использовать данную таблицу вместе с информацией, приведённой в первой таблице, и каталог по высокоточным тензорезисторам (Precision Strain GagesData Book). Сама процедура выбора описана в разделе 3.0 настоящей статьи.

Если параметры предстоящих испытаний находятся вне диапазонов, указанных в вышеприведённой таблице, то обычно предполагается, что эти параметры приближаются к ограничениям, свойственным имеющимся тензорезисторам, или даже выходят за них. В этих условиях взаимосвязь между параметрами, характеризующими тензометрическую систему, показать в простой таблице довольно сложно. В таких случаях наилучшее решение вам помогут найти в отделе инженерно-технической поддержки ГК Симметрон по телефону +7-812-449-26-82, либо можете отправить вопрос на почту vpg@symmetron.ru, www.onlinescales.ru , куда и следует обратиться за консультацией.

Как видно из предыдущей таблицы, для несложных задач измерения напряжений, при которых не требуются тензорезисторы с особыми рабочими параметрами, способные работать в специфических условиях окружающей среды (и не нужны тензорезисторы с измерительной решеткой чрезвычайно малой длины или с решёткой специальной конфигурации), предпочтение обычно отдаётся серии CEA. Тензорезисторы серии CEA — это тензорезисторы с решёткой из сплава A, герметизированные полиимидом. В них предусмотрены большие, стойкие к износу, покрытые медью площадки, позволяющие легко припаивать провода непосредственно к тензорезистору (см. рисунок ниже). Эти тонкие, гибкие тензорезисторы можно легко закрепить на поверхности почти любого радиуса. В целом, с тензорезисторами серии CEA очень удобно работать, а повреждения при их монтаже чрезвычайно редки.

 
 
2.4. Длина измерительного элемента тензодатчика
 

Длина измерительного элемента тензорезистора — это активная или тензочувствительная длина решётки, как показано ниже. Принято считать, что выводы и площадки под пайку нечувствительны к деформациям из-за большой площади поперечного сечения и низкого электрического сопротивления. Чтобы удовлетворить быстро меняющимся потребностям экспериментального анализа напряжений и требованиям тензометрических устройств, компания Vishay Micro-Measurements предлагает тензорезисторы с длинами измерительных решеток от 0.2 мм (0.008 дюйма) до 100 мм (4 дюймов).

Длина измерительной решетки часто является очень важным фактором, в значительной степени определяющим характеристики тензорезистора в заданных условиях. Например, напряжение обычно измеряют в наиболее критичных точках детали или конструкции, т.е. в наиболее нагруженных точках. И очень часто сильно нагруженные точки тесно связаны с концентрациями напряжений, градиент напряжений там довольно большой, а зона максимальных деформаций ограничена очень малой областью. Тензорезистор интегрирует, или усредняет, напряжение в области, покрытой тензометрической решёткой. Поскольку средняя величина любого неоднородного распределения напряжений всегда меньше максимальной величины, то тензорезистор, размеры которого заметно больше области максимальных напряжений, будет показывать сильно заниженное значение. На рисунке выше показано типичное распределение деформаций вблизи области концентрации напряжений. Там же продемонстрировано возникновение ошибки измерений напряжений тензорезистором, длина которого слишком велика по сравнению с размером области максимальных напряжений.

Как показывает опыт, когда это практически выполнимо, длина измерительной решетки тензорезистора должна быть не более одной десятой радиуса отверстия, кромки или паза, либо соответствующего размера любого другого концентратора напряжений, напряжение на котором требуется измерить. В случае концентраторов напряжений, характерные размеры которых меньше, скажем, 13 мм (0.5 дюйма), следует использовать измерительные решетки малых длин, поскольку применение маленьких тензорезисторов может повлечь другие сложности, в подобных случаях часто приходится искать компромиссное решение.

У тензорезисторов с длиной измерительной решетки менее 3 мм (0.125 дюйма) наблюдается ухудшение характеристик. В частности, это относится к максимально допустимому растяжению, устойчивости в условиях статических напряжений и долговечности при знакопеременных циклических напряжениях. Если какие-либо из вышеуказанных соображений важнее, чем получаемая в результате усреднения погрешность измерения, может потребоваться тензорезистор большего размера.

Когда можно использовать тензорезисторы большего размера, это само по себе сразу даёт несколько серьёзных преимуществ. По сравнению с миниатюрными тензорезисторами, с такими тензорезисторами (имеющими длину, скажем, до 13 мм или 0.5 дюйма) обычно проще работать почти на всех этапах монтажа и разводки проводов. Кроме того, у больших тензорезисторов меньше проблем с рассеиванием тепла, поскольку у них при точно таком же номинальном сопротивлении тепла на единицу площади тензометрической решётки выделяется меньше. Это может оказаться очень важным обстоятельством, когда тензорезистор установлен на детали из пластика или какого-либо иного материала с плохим теплоотводом. Неадекватное рассеяние тепла приводит к высокой температуре тензометрической решётки, подложки, клея и поверхности испытываемой детали, что может заметно повлиять на характеристики тензорезистора и точность измерений (см. техническое руководство TN-502 «OptimizingStrainGageExcitationLevels» (Оптимизация уровней возбуждения тензорезисторов)).

Другая область применения больших тензорезисторов — в данном случае часто очень больших тензорезисторов — измерение напряжений на поверхности неоднородных материалов. Возьмём, например, бетон, который представляет собой смесь из наполнителя (обычно камня) и цемента. При измерении напряжений в бетонной конструкции желательно использовать тензорезистор с длиной измерительного элемента, достаточной для охвата нескольких компонентов наполнителя, чтобы определить характерные напряжения в структуре. Другими словами, в таких задачах обычно ищут средние напряжения, а не отдельные локальные флуктуации напряжений, возникающих на границе между частицами наполнителя и цемента. В общем случае, при измерении напряжений на поверхности конструкций, сделанных из композитных материалов, длина измерительного элемента тензорезистора должна превышать размеры неоднородностей в материале.

Если вышеприведённые соображения не требуют иного, то предпочтительнее выбирать тензорезисторы с длиной измерительной решетки в диапазоне от 3 до 6 мм (от 0.125 до 0.25 дюйма). В этом диапазоне имеется самый широкий выбор тензорезисторов с различными конфигурациями тензометрических решёток, а также тензорезисторов, поставляемых со склада. Более того, тензорезисторы, размеры которых больше или меньше указанного диапазона, обычно дороже. При этом у крупных тензорезисторов усталостная долговечность, устойчивость или растяжимость улучшаются не очень значительно, а тензорезисторы меньшего размера заметно проигрывают по данным параметрам.

 2.5. Конфигурация измерительной решетки тензорезистора

Под конфигурацией тензорезистора понимают совокупность параметров, в которую входят: форма тензометрической решётки, число и ориентация решёток в многорешётчатых тензорезисторах, форма и расположение площадок под пайку, а также различные конструктивные особенности, являющиеся стандартными для конкретной конфигурации. Все детали конфигурации решёток и площадок под пайку показаны в столбцах «Gage Pattern» («Конфигурация измерительной решетки тензорезистора») нашего справочника по тензорезисторам. В справочнике приведено множество разнообразных конфигураций решеток, которые были разработаны, чтобы практически всегда можно было подобрать тензорезистор с подходящими характеристиками, монтаж которого был бы максимально прост и удобен.

В случае тензорезисторов с одной решёткой пригодность конфигурации для конкретного применения определяется, главным образом, следующими факторами:

 Площадки под пайку. Они, разумеется, по форме и ориентации должны быть совместимы с областью, отведённой для установки тензорезистора. Также важно, чтобы конструкция площадок позволяла упростить подключение к ним проволочных выводов, не требуя для этого высококвалифицированного монтажника, оплата труда которого может стоить слишком дорого.
 Ширина тензометрической решётки. Когда на поверхности тестируемог образца имеются большие градиенты напряжений, перпендикулярные оси решётки, узкая решётка минимизирует погрешности, связанные с эффектом усреднения. Более широкие решётки, если таковые имеются в наличии и по своей конфигурации подходят для установки на отведённом для этого месте, улучшают ситуацию с рассеянием тепла и увеличивают устойчивость, особенно в тех случаях, когда тензорезистор должен устанавливаться на материал или образец с низким коэффициентом теплопроводности.
 

Сопротивление тензорезистора. В некоторых случаях два тензорезистора, относящиеся к одной серии, отличаются друг от друга только величиной сопротивления тензометрической решётки — обычно это 120 Ом и 350 Ом. Когда возможен выбор, использование тензореистора с более высоким сопротивлением предпочтительнее, так как в нём выделяется почти в три раза меньше тепла (при одинаковом напряжении на обоих тензорезисторах). Также к преимуществам тензорезистора с более высоким сопротивлением можно отнести то, что на его характеристики меньше влияют подключённые проволочные выводы. Это влияние проявляется, например, в снижении чувствительности схемы из-за омического сопротивления проволочных выводов и в нежелательных изменениях сигнала, вызываемых изменением сопротивления проводов при колебаниях температуры. Аналогично, в тех случаях, когда в измерительную схему входят ключи, контактные (токосъёмные) кольца или иные компоненты, приводящие к случайным изменениям сопротивления, то при одинаковых уровнях мощности отношение сигнал/шум у высокоомных тензорезисторов будет выше.

 При экспериментальном анализе напряжений тензорезисторы с одной решёткой обычно используются только в тех случаях, когда известно, что напряжённое состояние в точке измерений является одноосным, а направления главных осей известны с достаточной точностью (±5°).

Эти требования серьёзно ограничивают область применения тензорезисторов с одной тензометрической решёткой для анализа напряжений. А если двухосное напряжённое состояние будет ошибочно принято за одноосное, то значения напряжений, рассчитанные по результатам измерений с помощью датчика с одной решёткой, будут иметь огромную погрешность.

В случае двухосного напряжённого состояния, часто, для определения главных напряжений необходимо использовать тензорезистор с двумя или тремя решётками (розетку). Если направления главных осей известны заранее, то можно использовать тензорезистор с двумя взаимно перпендикулярными решётками (T-образная розетка). При этом оси решёток должны быть выровнены так, чтобы они совпадали с главными осями напряжений. Направления главных осей иногда можно с достаточной точностью определить, исходя из одного рассмотрения. Например, форма испытываемого объекта и режим нагрузки могут быть такими, что направления главных осей очевидны из соображений симметрии, как в случае цилиндрических сосудов высокого давления. Кроме того, главные оси можно определить, воспользовавшись технологией PhotoStress®.

 

90-градусная розетка

 В наиболее общем случае поверхностных напряжений, когда направления главных осей определить заранее невозможно, для получения значений главных напряжений следует использовать розетки с тремя тензометрическими решётками. Ориентация смонтированной розетки может быть любой, но обычно её устанавливают так, чтобы одна из решёток была выровнена в направлении какой-либо значащей оси испытываемого объекта. Имеются трехрешётчатые розетки в 45-градусной прямоугольной и 60-градусной треугольной (дельта) конфигурации. Чаще берут прямоугольные розетки, поскольку для этой конфигурации задача сокращения данных решается несколько проще.
 
45-градусная розетка
 
Если необходимо использовать многорешётчатый тензорезистор, то всегда следует обращать пристальное внимание на различие характеристик у тензорезисторов с решётками, расположенными в одной плоскости, и тензодатчиков с решётками, размещёнными друг над другом. При любой заданной длине плоские розетки лучше передают тепло в испытываемую деталь, чем «многослойные», обеспечивая, в целом, более высокую устойчивость и точность при измерении статических напряжений. Более того, если имеется значительный градиент напряжений, направленный перпендикулярно поверхности испытываемой детали (как при изгибе), то плоская розетка будет давать более точные данные, так как все её решётки расположены максимально близко к поверхности детали. И есть ещё одно соображение: «многослойные» розетки обычно хуже подходят для монтажа и проведения измерений на фасонных поверхностях, чем плоские.
 

60-градусная розетка

 С другой стороны, когда существуют большие градиенты напряжений в плоскости поверхности испытываемой детали, что бывает довольно часто, измерения с помощью плоских розеток будут приводить к ошибкам, поскольку решётки будут измерять напряжения в разных точках поверхности. Для таких случаев применение «многослойных» розеток предпочтительнее. Кроме того, «многослойные» розетки проще использовать, когда под монтаж отводится ограниченное пространство.
 

«Многослойная» розетка

 2.6. Конструктивные исполнения (опции)

Для своих стандартных тензорезисторов и специализированных компания VishayMicro-Measurement в качестве опций предлагает различные конструктивные исполнения. Введение в базовую конструкцию тензорезистора опциональных элементов обычно сопряжено с увеличением стоимости. Однако в общем случае получаемые преимущества позволяют мириться с более высокой ценой. Вот примеры таких преимуществ:

 ·         значительное сокращение времени монтажа и, соответственно, затрат;

·         снижение требований к квалификации монтажника, собирающего тензометрическую систему;

·         повышенная надёжность системы;

·         упрощение установки тензорезисторов на деталях сложной конфигурации (в труднодоступных местах) или при необходимости проведения испытаний на месте эксплуатации;

·         улучшенная защита как от повреждений во время установки, так и от негативного воздействия окружающей среды при испытаниях;

·         получение специальных рабочих характеристик.

 Наличие тех или иных опциональных конструктивных исполнений зависит от серии тензорезисторов и их конфигурации. Стандартные опции на каждый датчик приведены в нашем справочнике по тензорезисторам.

Ниже представлены предлагаемые опции.

Стандартные опции, приведённые в каталоге

 
Опция

Краткое описание

W

Интегрированные выводы и герметизация

E

Герметизация с открытыми контактными площадками

SE

Точки под пайку и герметизация

L

Подсоединённые проволочные выводы

LE

Подсоединённые проволочные выводы и герметизация

 
 
Опция W

Для тензорезисторов серий EA, EP, WA, ED, WD, EK, WK

Описание: тензорезисторы в этом конструктивном исполнении покрыты защитной оболочкой (герметизированы) и у них предусмотрены тонкие выводы на том конце тензорезистора, где расположены контактные площадки. Выводы соединены с контактными площадками перемычками из бериллиевой бронзы. Выводы представляют собой медную фольгу толщиной 0.036 мм (0.0014 дюйма) на полиимидной подложке с номинальной толщиной 0.038 мм (0.0015 дюйма). Тензорезисторы исполнения W прочны и хорошо защищены. Они допускают непосредственное подсоединение более крупных проволочных выводов, чем у тензорезисторов с открытой тензометрической решёткой. В этом конструктивном исполнении выпускают, главным образом, тензорезисторы общего назначения серии EA. Пайка: для тензорезисторов с E-основанием соединение пайкой оловянно-серебряным припоем при температуре +430°F (+220°C), для датчиков с W-основанием соединение пайкой оловянно-серебряным припоем при температуре +430°F (+220°C). Ограничение по температуре: +200°C (+400°F) для тензорезисторов с E-подложкой, +260°C (+500°F) для тензорезисторов с W-подложкой. Защита тензометрической решётки: вся решётка и часть выводов герметизированы полиимидом. Усталостная долговечность: некоторая потеря в усталостной долговечности, если уровни напряжений в зоне расположения выводов превышают ±1000 με. Размеры: конструктивное исполнение W предполагает увеличение размера тензорезистора, а именно увеличение его длины со стороны контактных площадок. В некоторых конфигурациях также слегка увеличивается ширина. Диапазон напряжений: у тензорезисторов некоторых серий, а именно с E-подложкой, допустимый диапазон напряжений будет сокращён. Сильнее всего этот эффект проявляется с тензорезисторами серии EP. По возможности следует избегать конструктивного исполнения W датчиков этой серии. Гибкость: конструктивное исполнение W— это добавление оболочки (герметизация), что делает тензорезистор слегка толще и жёстче. Их установка на не плоские поверхности несколько затрудняется. В зоне самих выводов жёсткость заметно возрастает. Допустимый разброс сопротивления: тензорезисторы на E-подложке характеризуются удвоенным допустимым разбросом сопротивлений.

 
Опция E

Для тензорезисторов серий EA, ED, EK, EP

Описание: тензорезисторы конструктивного исполнения E покрыты защитной полиимидной плёнкой толщиной примерно 0.025 мм (0.001 дюйма). Она упрочняет и обеспечивает превосходную защиту тензометрической решётки при незначительном снижении гибкости. Пайка существенно упрощается, поскольку припоем облуживаются только намеренно оставленные открытыми области на контактных площадках, предназначенные для припаивания к ним проводов. Во время монтажа плёнка защищает тензометрическую решётку от разного рода загрязнений (отпечатки пальцев и т.п.), внося тем самым значительный вклад в обеспечение долговременной устойчивости тензорезистора. В случае простых испытаний со статической нагрузкой непосредственно к контактным площадкам тензорезистора можно подключать более тяжёлые выводы. Однако в большинстве случаев всё же после подключения проводов необходимо нанесение дополнительных защитных покрытий. Ограничение по температуре: нет ухудшения характеристик во всём диапазоне рабочих температур. Защита тензометрической решётки: вся решётка и часть контактных площадок покрыты защитной плёнкой. Усталостная долговечность: когда тензорезисторы правильно подключены с помощью маленьких перемычек (джамперов), легко обеспечивается их максимальный срок службы. Размеры: не влияет на размеры тензорезистора. Диапазон напряжений: допустимый диапазон напряжений тензорезисторов будет меньше из-за того, что дополнительное упрочнение полиимидной оболочкой может привести к нарушению клеевого соединения между тензорезистором и деталью прежде, чем будет достигнут максимально допустимый уровень напряжения решётки. Гибкость: тензорезисторы с защитной плёнкой (конструктивное исполнение E) почти также хорошо подходят для установки на не плоские поверхности, как и открытые тензорезисторы, поскольку во время монтажа в них ещё нет ни внутренних выводов, ни припоя. Допустимый разброс сопротивления: тензорезисторы конструктивного исполнения E обычно характеризуются удвоенным допустимым разбросом сопротивления.

 
Опция SE

Для тензорезистороы серий EA, ED, EK, EP

Описание: конструктивное исполнение SE предусматривает точки под пайку на контактных площадках тензорезистора и покрывающую весь тензорезистор полиимидную плёнку толщиной 0.025 мм (0.001 дюйма). Полиимидный слой удаляется над точками пайки, обеспечивая доступ для подключения выводов. Это очень гибкие тензорезисторы, к тому же они хорошо защищены от повреждений при монтаже. Конструктивное исполнение SE предназначено, главным образом, для маленьких тензорезисторов, которые требуется устанавливать в труднодоступных, ограниченных по размерам зонах, поскольку проволочные выводы могут подходить к открытым точкам под пайку с любого направления. Размеры тензорезисторов в данном конструктивном исполнении не отличаются от размеров соответствующих моделей стандартных серий, поэтому матрица может быть подогнана под фактический размер базового образца. Тензорезисторы в конструктивном исполнении SE иногда используют в миниатюрных датчиках среднего и малого класса точности, а также для анализа напряжений миниатюрных деталей. Пайка: оловянно-серебряным припоем при +300°C (+570°F). Чтобы избежать потери долговременной устойчивости, тензорезисторы в конструктивном исполнении SE должны паяться с не вызывающим коррозии флюсом (канифолью), а после напайки проводов остатки флюса должны быть тщательно удалены с помощью растворителя (Rosin Solvent). Затем следует нанести на места пайки защитные покрытия. Ограничение по температуре: нет ухудшения характеристик во всём диапазоне рабочих температур. Защита тензометрической решётки: весь тензорезистор герметизирован. Усталостная долговечность: при правильном подключении с помощью маленьких перемычек (джамперов), обеспечивается их максимальный срок службы. Размеры: не влияет на размеры тензорезисторов. Диапазон деформаций: допустимый диапазон напряжений тензорезисторов будет меньше из-за того, что дополнительное упрочнение полиимидной оболочкой может привести к нарушению клеевого соединения между датчиком и деталью прежде, чем будет достигнут максимально допустимый уровень деформации решётки. Гибкость: тензорезисторы с защитной плёнкой (конструктивное исполнение SE) почти также хорошо подходят для установки на не плоские поверхности, как и открытые тензорезисторы. Допустимый разброс сопротивлений: тензорезисторы конструктивного исполнения SE обычно характеризуются удвоенным допустимым разбросом сопротивлений.

 
Опция L

Для тензорезисторов серий EA, ED, EK, EP

Описание: конструктивное исполнение L — это добавление к тензорезисторам с открытой тензометрической решёткой на полиимидном основании мягких медных ленточных выводов. Использование таких ленточных выводов вместо круглых проводов с эквивалентным поперечным сечением позволяет сделать тензорезистор тоньше и более удобным для монтажа на не полских поверхностях. В то же время ленты спроектированы так, что их можно довольно легко сформовать для прокладки в любом желательном направлении. Выводы: номинальный размер ленты для большинства тензорезисторов — 0.30 мм (ширина) и 0.10 мм (толщина) (0.012 дюйма × 0.004 дюйма ). Длина выводов примерно 20 мм (0.8 дюйма). Пайка: оловянно-серебряным припоем при +220°C (+430°F). Ограничение по температуре: +200°C (+400°F). Усталостная долговечность: усталостная долговечность тензорезисторов в конструктивном исполнении L обычно понижена. Это происходит, главным образом, из-за того, что стойкость медной ленты к воздействию циклических нагрузок ограничена. По-возможности, аккуратно заделывайте выводы, чтобы они не контактировали с областью больших напряжений. В этом случае усталостная долговечность ленты не будет ограничивать усталостную долговечность тензорезистора. Для тензорезисторов с очень большим сроком службы, например серии ED, исполнение L, как правило, не рекомендуется. Размеры: размеры матрицы не меняются. Диапазон напряжений: у тензорезисторов в конструктивном исполнении L допустимый диапазон напряжений обычно сокращён. Гибкость: тензорезисторы в конструктивном исполнении L не так хорошо подходят для установки на не плоские поверхности, как стандартные тензорезисторы. Допустимый разброс сопротивлений: не меняется.

 
Опция LE

Для тензорезисторов серий EA, ED, EK, EP

Описание: это конструктивное исполнение с такими же самыми мягкими медными ленточными выводами, что и исполнение L, но с добавлением слоя герметизирующей полиимидной пленки толщиной 0.001 дюйма (0.025 мм). Герметизирующий слой превосходно защищает тензорезистор от повреждений при монтаже и использовании. Он также серьёзно помогает в обеспечении защиты от воздействия окружающей среды, хотя всё же при эксплуатации тензорезисторов в «полевых» условиях рекомендуется использовать дополнительные покрытия. У тензорезисторов в конструктивном исполнении LE долговременная устойчивость обычно выше, чем у открытых тензорезисторов, которым обеспечивают защиту от воздействия влаги уже после их монтажа. Во многом это объясняется тем, что слой герметика предотвращает загрязнение поверхности тензометрической решётки во время работы с тензорезисторами, например при прикосновении к ней пальцами или иным образом. Наличие таких загрязнений ведёт к некоторому снижению долговременной устойчивости, даже несмотря на то, что впоследствии тензорезистор покрывают защитными компаундами. Выводы: номинальный размер ленты для большинства тензорезисторов — 0.30 мм (ширина) и 0.10 мм (толщина) (0.012 дюйма × 0.004 дюйма). Длина выводов примерно 20 мм (0.8 дюйма). Пайка: оловянно-серебряным припоем при +220°C (+430°F). Ограничение по температуре: +200°C (+400°F). Защита тензометрической решётки: весь тензорезистор герметизирован. Небольшая часть подложки остается непокрытой со стороны проволочных выводов, чтобы предотвратить возникновение контакта между выводами и поверхностью испытываемой детали. Усталостная долговечность: усталостная долговечность тензорезисторов в конструктивном исполнении LE обычно понижена. Это происходит, главным образом, из-за того, что стойкость медной ленты к воздействию циклических нагрузок ограничена. Для тензорезисторов с очень большим сроком службы, например серии ED, исполнение LE, как правило, не рекомендуется. Размеры: размеры матрицы не меняются. Диапазон деформаций: у тензорезисторов в конструктивном исполнении LE допустимый диапазон напряжений обычно сокращён. Гибкость: тензорезисторы в конструктивном исполнении LE не так хорошо подходят для установки на не плоские поверхности, как стандартные тензорезисторы. Допустимый разброс сопротивлений: тензорезисторы в конструктивном исполнении LE обычно характеризуются удвоенным допустимым разбросом сопротивлений.

 

Ориентация проволочных выводов для опций L и LE

На этих рисунках показаны стандартные для конструктивных исполнений L или LE ориентации проволочных выводов в зависимости от геометрии тензорезисторов. Общее правило таково: выводы идут параллельно самой длинной стороне тензорезистора. Эти рисунки также справедливы для иллюстрации ориентации выводов в тензорезисторах серий WA, WK и WD, когда конфигурация тензорезистора, входящего в одно из указанных семейств, соответствует одному из приведённых на рисунках образцов.

 
 
Опция P

Для тензорезисторов серий EA, N2A

Описание: конструктивное исполнение P — это добавление уже подключённого выводного кабеля ко многим конфигурациям тензорезисторов серий EA и N2A. Оболочка герметизирует маленькие перемычки (джамперы) на конце тензорезистора, а изоляция кабеля защищает паяные соединения со стороны кабеля. По существу конструктивное исполнение P исключает необходимость в пайке при установке тензорезистора. Выводы: пара 25-мм (1-дюймовых) однопроводных перемычек M-LINE 134-AWP (медный провод, полиуретановая эмаль). Кабель: 3.1-м (10-фут), цветная кодировка, плоский, три многожильных провода калибра 26 (диаметр 0.404 мм) из лужёной меди с виниловой изоляцией (аналогично M-LINE 326-DFV). Пайка: перемычки к тензорезистору припаяны оловянно-серебряным припоем при +220°C (+430°F). Проводники кабеля и перемычки соединены под изоляцией кабеля припоем при +220°C (+430°F). Открытые выводы на неподключённом конце кабеля облужены, что упрощает последующий монтаж. Ограничение по температуре: от –50 до +80°C (от –60 до +180°F); ограничивающий фактор — виниловая изоляция кабеля. Герметизация тензометрической решётки: вся решётка и контактные площадки герметизированы согласно конструктивному исполнению E. Усталостная долговечность: усталостная долговечность тензорезисторов в конструктивном исполнении P обычно понижена, что связано, главным образом, с ограниченной стойкостью к циклическим нагрузкам медных перемычек (джамперов). Имеющиеся конфигурации: доступно большинство моделей тензорезисторов серий EA и N2A с одной тензометрической решёткой длиной 1.5 мм (0.062 дюйма) и более, с параллельными контактными площадками на одном конце решётки и пригодные для герметизации. (По вопросам наличия других моделей или серий тензорезисторов в конструктивном исполнении P и с кабелем нестандартной длины обращайтесь в наш отдел инженерно-технической поддержки. Размеры: размеры матрицы не меняются. Диапазон напряжений: у тензорезисторов в конструктивном исполнении P допустимый диапазон напряжений обычно сокращён. Гибкость: тензорезисторы с E-подложкой в конструктивном исполнении P не так хорошо подходят для установки на не плоские поверхности, как стандартные тензорезисторы. Сопротивление: номинальное сопротивление каждого провода в кабеле составляет 0.13 Ом/м (0.04 Ом/фут). Сопротивление решётки измеряют на контактных площадках датчика. Коэффициент тензочувствительности: коэффициент тензочувствительности определяют на тензорезисторах без кабеля.

 
Опция P2

Для тензорезисторов серии CEA

Описание: конструктивное исполнение P2 — это добавление уже подключённых выводных кабелей к тензорезисторам серии CEA. По существу конструктивное исполнение P2 исключает необходимость в пайке при установке тензорезистора. Кабель: 3.1-м (10-фут), цветная кодировка, плоский, три многожильных провода 30-го калибра (диаметр 0.255 мм) из лужёной меди с виниловой изоляцией (аналогично M-LINE 330-DFV). Пайка: оловянно-свинцовым припоем при +180°C (+361°F). Открытые выводы на неподключённом конце кабеля облужены, что упрощает последующий монтаж. Ограничение по температуре: от –50 до +80°C (от –60 до +180°F); ограничивающий фактор — виниловая изоляция кабеля. Герметизация тензометрической решётки: вся решетка герметизирована. (Площадки под пайку защитной оболочкой не покрыты.) Усталостная долговечность: у тензорезисторов в конструктивном исполнении P2 усталостная долговечность такая же, как и у исходных тензорезисторов серии CEA. Наличие: большинство моделей тензорезисторов серии CEA с одной и несколькими тензометрическими решётками имеются также в исполнении P2. Размеры: размеры матрицы не меняются. Диапазон напряжений: стандартный диапазон тензорезисторов серии CEA. Гибкость: нет заметного увеличения жёсткости. Сопротивление: номинальное сопротивление каждого провода в кабеле составляет 0.36 Ом/м (0.11 Ом/фут). Сопротивление решётки измеряют на контактных площадках тензорезистора. Коэффициент тензочувствительности: коэффициент тензочувствительности определяют на тензорезисторах без кабеля.

 

2.7. Характеристики тензорезисторов серии EA в стандартных, представленных в каталоге, конструктивных исполнениях

Как и в случае других аспектов выбора тензорезистора, выбор конструктивного исполнения обычно требует определённых компромиссов. Например, для установки тензорезистора в исполнении, которое позволяет улучшить какой-либо один из его параметров, скажем, усталостную долговечность, может понадобиться более квалифицированный монтажник. Конструктивное исполнение тензорезистора во многом определяет возможности монтажа и сильно влияет на его эксплуатационные параметры. Для облегчения выбора относительные достоинства всех стандартных конструктивных исполнений в виде качественной оценки представлены в таблице на стр.60. Для упрощения сравнения соответствующие характеристики датчиков серии CEA приведены в самом правом столбце таблицы.

Поскольку при измерении напряжений в стресс-анализе чаще всего используются стандартные конструктивные исполнения тензорезисторов серии EA, в данном разделе описывается, главным образом, применение тензорезисторов именно в таких исполнениях.

При намерении использовать тензорезистор серии EAв каком-либо конструктивном исполнении сначала обычно рекомендуется посмотреть, существует ли эквивалентный тензорезистор серии CEA, соответствующий требованиям испытаний. Сравнивая, например, тензорезисторы серии EA в конструктивном исполнении W и их аналоги серии CEA, можно увидеть, что последние дешевле, обладают большей гибкостью, лучше подходят для установки на не плоские поверхности и характеризуются превосходной усталостной долговечностью. Единственное преимущество тензорезисторов серии EA в конструктивном исполнении W — большее разнообразие имеющихся моделей и требующиеся иногда большие контактные площадки под пайку.

Следует также заметить, что многие стандартные типы тензорезисторов в базовом исполнении обычно имеются на складах. Тензорезисторы же в опциональном конструктивном исполнении чаще всего изготавливаются на заказ, из-за чего может понадобиться заказывать их в количестве, не меньшем определённого минимума.

В следующей таблице соответствующим параметрам открытого тензорезистора серии EA в базовом исполнении произвольным образом приписано числовое значение, равное 5. Числа больше 5 указывают на то, что данный параметр при использовании соответствующей опции датчика улучшается. Меньшие числа указывают на ухудшение параметра.

 

Монтажные свойства или технические характеристики

Стандартные исполнения

Серия CEA
W
E
SE
L
LE
Общее удобство монтажа датчиков
8
7
6
5
6
10
Простота подключения проволочных выводов
10
8
7
7
8
10

Защита тензометрической решётки от воздействия окружающей среды

8
8
8
5
8
8
Устойчивость к циклическим нагрузкам
2
7
8
3
4
4
Растяжимость
2
3
3
4
3
3
Допустимый разброс сопротивлений
3
3
3
5
3
3
Увеличение жесткости
2
3
3
5
3
3
 
 

3.0. Процедура выбора тензорезистора

Все конструктивные элементы и аспекты производства тензорезисторов оказывают влияние на их эксплуатационные характеристики. Компания Vishay Micro-Measurements предлагает большой выбор разнообразных типов тензорезисторов, что позволяет удовлетворять требования самого широкого спектра задач по измерению напряжений. Несмотря на большое количество используемых переменных, процесс выбора тензорезистора можно сократить всего до нескольких базовых шагов. Из приведённой ниже диаграммы, объясняющей, как обозначаются тензорезисторы, очевидно, что, не считая конструктивного исполнения, выбрать надо всего пять параметров — серию тензорезистора, S-T-C-число, длину и конфигурацию измерительной решетки, а также его сопротивление.

Из вышеуказанного перечня сначала обычно выбирают длину и конфигурацию решетки тензорезистора. Выбор основывается на размерах отведённого под монтаж места и характеристиках поля напряжений, таких как двухосность и ожидаемый градиент напряжений. В качестве отправной точки можно взять тензорезистор длиной 3 мм (0.125 дюйма). Имеется широчайшая номенклатура тензорезисторов такого размера, остаётся только выбрать серию, конфигурацию решетки и сопротивление. Это достаточно большие тензорезисторы с довольно крупными площадками под пайку, поэтому работать с ними и устанавливать их относительно просто. В то же время характеристики датчиков такой длины сравнимы с параметрами датчиков, имеющих более значительные размеры.

 
 

Главная причина выбора тензорезисторов большей длины обычно одна из следующих: (a) большая площадь тензометрической решётки для лучшего рассеяния тепла, (b) лучшее усреднение напряжений на неоднородных материалах, таких как усиленные стекловолокнами композиты, (c) более простое обращение и монтаж (для тензорезисторов длиной до 13 мм (0.50 дюйма)). С другой стороны, тензорезисторы меньшей длины могут понадобиться, если требуется измерить локализованные пиковые напряжения вблизи концентраторов напряжений, таких как отверстия или выступы. То же самое, конечно, относится к случаям, когда пространство, отведённое под монтаж датчика, сильно ограничено.

При выборе конфигурации сначала надо определить, достаточно ли одной тензометрической решётки или требуется многорешётчатый датчик (см. раздел 2.5). Имеются однорешётчатые тензорезисторы с разными геометрическими соотношениями (длины к ширине) и с различным расположением площадок под пайку, что обеспечивает возможность их адаптации под различные требования к монтажу. Двухрешётчатые 90-градусные розетки тоже можно выбрать среди множества разных конфигураций решёток и площадок под пайку. В случае тензорезисторов с тремя решётками (в прямоугольной или дельта-конфигурации) первое, что надо сделать после определения длины тензорезистора, — выбрать между плоской и «многослойной» конструкцией, которые описаны в разделе 2.5.

Принцип, по которому построен наш справочник по тензорезисторам, позволяет упростить выбор длины и конфигурации решетки тензорезистора. Аналогичные конфигурации, имеющиеся для каждой длины тензорезисторов, сгруппированы вместе и приводятся в порядке возрастания размера. Тензорезисторы в главном списке (большие картинки) — это тензорезисторы, наиболее широко используемые при анализе напряжений. Чтобы определить, где описан подходящий датчик, следует всегда сначала просмотреть данный раздел.

На следующем этапе после выбора размера и конфигурации решетки выбирается серия тензорезистора и, таким образом, определяется комбинация материалов фольги и подложки, а также другие особенности, общие для всей серии. Это делается с помощью приведённой ранее таблицы, в которой указаны серии тензорезисторов, рекомендованные для определённых «профилей» или требований к испытаниям. Если в серии есть подходящая модель в стандартном конструктивном исполнении, то на данном этапе следует предварительно выбрать именно её, поскольку необходимо ещё проверить, есть ли  в этой серии модель с выбранной конфигурацией решетки в желаемом конструктивном исполнении. В общих чертах процедура такой проверки описана в следующем разделе.

После выбора серии тензорезистора (и конструктивного исполнения, если требуется) необходимо снова обратиться к нашему справочнику по прецизионным тензорезисторам, чтобы записать обозначения тензорезисторов желаемого размера и конфигурации решетки в рекомендуемых сериях. Если в каталоге нет требуемой комбинации, то обычно можно выбрать отвечающий условиям монтажа и требованиям испытаний тензорезистор с подобной конфигурацией решетки в той же самой размерной группе, либо эквивалентной конфигурации, но слегка отличающийся по размеру. В некоторых случаях может понадобиться выбрать альтернативную серию и повторить этот процесс. Довольно часто, особенно при рутинных измерениях напряжений, требуемым условиям испытаний удовлетворяет не единственная имеющаяся комбинация размера и конфигурации решетки. В таких случаях разумнее взять тензорезистор из главного списка (большие картинки), чтобы исключить вероятность увеличения срока поставки или выставления требования по минимальному объёму заказа.

Как упоминалось при обсуждении конфигурации решетки тензорезистора на стр.55, часто выгодно выбирать модели с сопротивлением 350 Ом, если такое сопротивление совместимо с используемыми инструментальными средствами. Однако при этом надо также учитывать вопрос стоимости, особенно в случае очень маленьких тензорезисторов. Кроме того, у высокоомных тензорезисторов малого размера можно ожидать некоторого снижения усталостной долговечности. Наконец, в полное обозначение датчика следует вставить S-T-C-число из приведённого в данном руководстве списка доступных для каждого сплава вариантов.

На этом процедура выбора тензорезистора завершается. На каждом шаге процедуры следует сверяться с приведённой в разделе 4.0 таблицей выбора тензорезисторов. Это поможет не забыть принять во внимание условия и требования испытаний, которые могут оказать влияние на выбор.

 
 

4.0. Таблица выбора тензорезистора

Данная таблица представляет собой удобное и быстрое средство, которое помогает удостовериться, что ни одно критическое требование, которое могло бы повлиять на выбор тензорезистора, не было пропущено. При использовании таблицы следует помнить, что перечисленные соображения применимы только в случае относительно стандартных задач анализа напряжений. Они не охватывают такие экзотические ситуации, как наличие радиоактивного излучения, интенсивные магнитные поля, экстремальные центробежные силы и т.п.

 
 
Факторы для выбора параметра
Шаг 1
Параметр: Длина активной измерительной решетки тензорезистора

градиент напряжений

область максимальных напряжений

требуемая точность

стабильность статических напряжений

максимальное удлинение

стойкость при воздействии циклической нагрузки

рассеяние тепла

пространство для монтажа

простота монтажа

Шаг 2
Параметр: Конфигурация тензометрической решетки

градиенты напряжений (на плоскости и по нормали к поверхности)

двухосность напряжений

рассеяние тепла

пространство для монтажа

простота в установке

наличие тензорезисторов с требуемым сопротивлением

Шаг 3
Параметр: Серия тензорезистора

тип приложения, в котором измеряются напряжения (статические, динамические, остаточные и т.д.)

рабочая температура

длительность испытаний

стойкость при воздействии циклической нагрузки

требуемая точность

простота монтажа

Шаг 4
Параметр: Опции

тип измерений (статические, динамические…)

условия, в которых будет осуществляться монтаж (лабораторные или на месте эксплуатации)

требования к стабильности

чувствительность подложки (пластик, кость и пр.) к пайке

доступное для монтажапространство

ограничения на время монтажа

Шаг 5
Параметр: Сопротивление

рассеяние тепла

снижение чувствительности из-за влияния проволочных выводов

отношение сигнал/шум

Шаг 6
Параметр: S-T-C-число

материал испытываемой детали

диапазон рабочих температур

требуемая точность

Контакты

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
т.(812) 449-26-82
ул. Таллинская, 7.
Отдел продаж: (812) 449-4000, 449-4005, 449-4006.
Секретарь: 449-4007
Факс: 322-9723, 445-1271
vpg@symmetron.ru

Калмыков Сергей ksa111001 Skype call
Болдырева Анастасия e0408222 Skype call
Федоровский Владимир predsedatel123 Skype call
Васильев Владимир vvladimir050576 Skype call
Наш канал на YouTube
канал на Youtube

DG8000 Весовой терминал для контроля выполнения рациона | подробнее

портативный БИК-анализатор кормов

X-NIR 999-0981 - портативный БИК-анализатор кормов и зерна, может быть использован для 7 различных кормов | подробнее

Комплектующие для всех видов промышленных весов. Тензодатчики, дозаторов сыпучих материалов, клей для авиации А также оборудование установки тензорезисторов, экстензометры
Яндекс.Метрика
Onlinescales - это новый проект группы компаний "Симметрон - электронные компоненты". ЗАО Симметрон поставляет электронное оборудование предприятиям в России, Украине и Белоруссии. Данный сайт направлен на продвижение тензодатчиков мировых брендов, где особое место занимают тензодатчики Vishay Precision Group. Мы предлагаем тензорезисторы и весовые терминалы, которые могут быть использованы в промышленных весах различных нагрузок, бортовые системы взвешивания, используемые как автомобильные весы, а также используемые в дозаторах сыпучих, специальном оборудовании для бумажной промышленности, для лабораторных измерений.
+7 (812) 449-26-82
Санкт-Петербург ул. Таллинская, 7