|
| |
|
Слаботочка Книги
= 0,022 мм, /i = 0,098 мм), имеющие /Спер=0,9795. Выборки по 10-12 тензорезисторов крепились на балки с помощью различных клеев холодного и горячего отверждения. В табл. 15 приведены средние в выборках значения часовой ползучести выходных сигналов полумостов у тензорезисторов Пв.с (по 5-6 полумостов в выборке), ползучесть тензорезистора, определяемая по формуле (110), и их средние квадратические отклонения 5пм в выборке при деформации е== = 1500 млн-1. Из данных табл. 15 следует, что применение при установке тензорезисторов ФКП 1-3-400 (0,4) таких различных клеев, как ВС-350 (с тепловой обработкой до 230°С), ВЛ-6 и ВЛ-931 (с тепловой обработкой до 180°С) и клея ВК-9 (с тепловой обработкой до 100°С), хотя и приводит к изменению значения ползучести, однако эти изменения лежат в пределах сотых долей процента, в то время как ползучесть тензорезисторов КФ5П1-3-400, /Спер которых заметно отличается от единицы, меняется более значительно (от -0,137 до -0,300%). Следует отметить, что тензорезисторы ФКП1-3-400 (0,4), прикрепленные к балкам из стали ЗОХГСА клеем ВК-9, приводят к полной компенсации упругих несовершенств этой стали, что подтверждается дополнительными исследованиями элементарного динамометра из стали ЗОХГСА с четырьмя выборками, прикрепленными клеем ВК-9, изготовленным по единой рецептуре из компонентов различных поставок (табл. 16). Таким образом, существенно облегчается задача выбора клея для прикрепления тензорезисторов, запроектированных с такими геометрическими размерами, при которых /Спер близко к 1. 5. ВЛИЯНИЕ НА КОМПЕНСАЦИЮ ДЛИТЕЛЬНОСТИ РАБОТЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА Ползучесть тензорезисторов, как было показано в гл. 3, представляется в виде кратковременной ползучести, связанной с обратимыми вязкоупругими свойствами и длительной ползучестью, связанной с пластическим необратимым течением в связующем. Временные изменения деформации упругого элемента, связанные с упругими несовершенствами, имеют обратимый характер. Исследования, проведенные в работе [80], показали, что при е = 1500 млн- и времени выдержки 60 мин не было обнаружено необратимой составляющей деформации, связанной с пластической деформацией в балках из ЗОХГСА и ВЛ-6. П,.с,% -0,05 -0,10 в г,н Рис. 50. Ползучесть выходного сигнала динамометра при 8=1500 или- (балка из стали ЗОХГСА) с тензорезисторами, прикрепленными клеем ВК-9: / - ФКШ-3-400 (0,4); 2 - КФ5Ш-3-400
Рис. 51. Ползучесть выходного сигнала динамометра (балка из стали ЗОХГСА) при 8=1500 млн-» с тензорезисторами: /-ФКП1-3-400 (0,4); 2-КФП1-3-400 Однако при решении ряда задач необходимо применять измерительные устройства (динамометры, датчики перемещения и др.), более длительно работающие при непрерывном действии измеряемого параметра. Проведенные исследования показали, что в случае полной компенсации [тензорезисторы ФКП1-3-400(0,4) /Спер= 1,0030, прикрепленные клеем ВК-9] значения ползучести выходного сигнала элементарного динамометра (балка из стали ЗОХГСА -тензорезисторы) сохраняются за 10 ч выдержки под нагрузкой при е = 1500 млн-1 (рис. 50, кривая 1). Тензорезисторы КФ5П1-3-400 (/Спер=0,9795), прикрепленные тем же клеем ВК-9 и имеющие ползучесть значительно большую (по абсолютной величине), чем у стали ЗОХГСА, определяют ползучесть выходного сигнала элементарного динамометра, характерную для длительной ползучести тензорезисторов (см. рис. 50, кривая 2). В случае неполной компенсации упругих несовершенств балки, когда ползучесть установленных тензорезисторов мала [тензорезисторы ФКП 1-3-400 (0,4), прикрепленные клеем ВС-350 с тепловой обработкой прн 230°С], характер длительной ползучести выходного сигнала (рис. 51, кривая /) элементарного динамометра определяется вязкоупругими процессами в балке, которые, как показано в работе [80], устанавливаются для стали ЗОХГСА за 10 мин и в процессе дальнейшей выдержки балки под нагрузкой не увеличивают деформацию. Тензорезисторы КФ5П1-3-400, при- Рис. 52. Ползучесть выходного сигнала динамометра (балка из стали ЗОХГСА) с тензорезисторами ФКП 1-3-400 (0,4): ф - 1-е испытание; X - 2-е через 1,5 мес; О - 3-е через 3 мес 6 г,у 105  Рис. 53. Схема динамометра 1ТД1: / - корпус; 2 - упругий элемент; 3 - бобышка крепления динамометра; Л/- W - тензорезисторы; г, к! и! - компенсаторы температурных влияний крепленные с помощью того же клея, как и в предыдущем случае, обусловливают ползучесть выходного сигнала элементарного динамометра. Скомпенсированные значения ползучести выходных сигналов динамометров сохраняются в течение длительного времени эксплуатации. Так, длительная ползучесть выходного сигнала элементарного динамометра с тензорезисторами ФКП 1-3-400 (0,4), прикрепленными клеем ВЛ-6, с последующей тепловой обработкой при 180°С, практически не изменяется (рис. 52) через 1,5 и 3 мес, в течение которых элементарный динамометр периодически нагружался до е=1500 млн-. В динамометрах 1ТД1 (рис. 53) с упругим элементом в виде креста, жестко связанного с корпусом из сплава Д16Т (Пб=» Таблица 17
* Ползучесть определялась прн напряжении питания моста 9-18 В. ** Гистерезис определялся при разгрузке до Р~0. = 0,050%) или стали ЗОХГСА (Пб = 0,060%) применен разработанный выше метод уменьшения временных погрешностей за счет использования фольговых тензорезнсторов ФКП1-3-400 (0,4), имеющих по расчету Прас = -0,026%, что привело к частичной компенсации ползучести упругого элемента из сплава Д16Т и стали ЗОХГСА. Ползучесть выходного сигнала, являющаяся алгебраической суммой ползучестей материала упругого элемента и тензорезнсторов, в этом случае должна иметь положительный знак и значение 0,024-0,034% соответственно. Гистерезис выходного сигнала, как показано в параграфе 3 гл. 3 при всех скоростях нагружения не превышает 0,5Пе и в динамометрах с тензорезисторами ФКП 1-3-400 (0,4) не должен превышать 0,017%. Исследования партии таких динамометров показали, что значения ползучести выходных сигналов за 1 ч не превышали 0,040%, а гистерезиса- 0,020% (табл. 17). Характеристики ползучести и гистерезиса сохраняются при периодической поверке их в течение 15 мес. Глава 5 МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ И ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ При измерении деформаций тензорезисторами имеется немало потенциальных источников погрешности [43, 57, 95, ПО], связанных с установкой тензорезисторов и их влиянием на исследуемую конструкцию, а также с метрологическими характеристиками тензорезисторов и методами измерения деформаций. Рассмотрим методику оценки погрешности измерения деформации, определяемой метрологическими характеристиками тензорезисторов. Методика определения погрешности измерения с учетом влияния на погрешность измерения сопротивления линий связи тензорезисторов в измерительных схемах приведена в работах [43, 52], а методика определения погрешности измерительных устройств -в работах [53, 65]. В комплекс нормируемых метрологических характеристик тензорезисторов входят: функция преобразования деформаций и чувствительность при нормальной температуре, относительная поперечная чувствительность, функция влияния температуры на чувствительность, а также ползучесть, механический гистерезис, температурная характеристика сопротивления, дрейф выходного сигнала, сопротивление изоляции. Тензорезисторы являются средством измерения, конкретные экземпляры которых не градуируются, а их метрологические характеристики определяются статистически и выражаются в основном в виде средних значений и средних квадратических отклонений в выборке, распространяемых на всю партию. Комплекс характеристик позволяет представить для партии тензорезисторов следующую номинальную функцию преобразования: 1-0,01П 4>tK где е - измеряемая деформация; П - ползучесть в процентах к измеряемой деформации; Ф* -среднее в партии значение функции влияния температуры на чувствительность; /С-сред- нее значение чувствительности при нормальной температуре. Члены в скобках-представляют собой выходные сигналы в единицах относительного приращения сопротивления, соответствующие: -измеряемой деформации и неинформативным параметрам; It -средней температурной характеристике сопротивления; Д< -среднему дрейфу при постоянной температуре за время измерения I; и -изменению сопротивления изоляции за это же время; п.ч -поперечной чувствительности тензорезистора. Первый член.5 скобках является приращением выходного сигнала, измеренным с помощью вторичной аппаратуры, имеющей коэффициейт преобразования Кап, и его можно выразить через приращение выходных сигналов аппаратуры линейной функцией где фи -началышй отсчет, соответствующий начальному* сопротивлению теЖрезистора, а ф -моменту измерения е. Последующие же .чШмы, а также функция влияния Ф( являются детерминироваЛнжЯн величинами систематических погрешностей и поэтому фодятся в номинальную характеристику преобразования какоправки [13]. Число н вид этих поправок зависят от изменения в период между отсчетами фн и ф влияющих величин, cn4f?6oB н схем измерения деформаций, а также требуемой точно<Ш измерения. Например, в случае применения схемной компеййрйи поправка на температурную характеристику сопротиыящия может не вводиться; поправку на ползу-[сти невозможно, если в эксперименте не оп-.начала действия нагрузки или температуры рмаций и т. д. 1( при измерении деформаций конкретным брезистора в конкретных условиях реальная A<i/<iv.v.i/r.wwc .,еобразования будет отличаться от номинальной как за C4ef тклонения характеристик конкретного экземпляра от средИйЖ в партии, так и за счет неопределенности влияющих велйГф, и соответственно неисключенных остатков систематически10грешностей. Согласно дайЙЫм работы [86], чтобы рассчитать погрешности измерения Щ конкретных условиях, необходимо знать не только значения кетралогических характеристик, но и функции влияния на ник;различных величин, сопутствующих измерениям. честь и дрейф ё1 ределены времй[ до измерения Щ Таким образе экземпляром те} характеристике * * По ГОСТ 20!б->г75 начальное сопротивление - сопротивление установленного теизоре31$стор% прн начальных значениях влияющих величии и деформации. *. . 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [17] 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||