|
| |
|
Слаботочка Книги 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
ВЛ-931. После установки тензорезисторы проходят тепловую обработку при температуре до 180°С. Фольговые тензорезисторы ФНМ изготовляются в малобаз-ном исполнении и имеют малые габаритные размеры при относительно больших номинальных сопротивлениях (табл. 42). Тензорезисторы ФНМ, изготовленные из фольги, в состоянии поставки имели при криогенных температурах очень высокие значения gf, доходящие при -196°С до gi96=c = -9200 млн-. Для уменьшения температурной характеристики сопротивления никель-молибденовая фольга подвергается отжигу в вакууме при различных температурах (480-750°С). Отжиг фольги при 750°С приводит к резкому (на 15-20 Ом) уменьшению сопротивления тензорезнстора при его охлаждении до -196°С. Из отжигов при более низких температурах к наименьшим по абсолютной величине значениям It приводят отжиги при температуре 480°С. Метрологические характеристики тензорезисторов ФНМ из отожженной при 480°С фольги приведены в табл. 38. Тензорезисторы ФНМ имеют стабильные характеристики при длительных повторных нагревах и охлаждениях как ступенчатых, так и быстрых (охлаждения путем залива жидкого азота) и нагружениях при этих температурах до деформаций 6=10001500 млн-. Для иллюстрации сказанного в табл. 43 приведены значения средней чувствительности /С и ее среднего квадратнческого отклонения Sk для выборки тензорезисторов ФНМ с базой 1 мм, определенные при нормальной температуре после циклических испытаний. Следует отметить, что многократные (до 20 раз) повторные нагружения балки с тензорезисторами в условиях температуры жидкого азота не приводят к изменению параметров чувствительности при этих температурах. Это наглядно иллюстрируется данными рис. 112. Проволочные тензорезисторы 1-ЭП изготовляются в большебазном исполнении (5 мм и более). Метрологические характеристики тензорезисторов 1-ЭП в диапазоне температур от 80 до -200°С приведены в табл. 38.
Тензорезисторы 1-ЭП имеют стабильные характеристики при повторных охлаждениях до -200°С. Исследования тензорезисторов 1-ЭП и при более низких температурах (до -269°С) показали нх пригодность для измерительных устройств, если при этом применяется схемная компенсация температурных приращений сопротивления. Отклонения значений It у двух тензорезисторов, взятых из одной партии, от среднего значения It для этой партии во всем диапазоне температур от 20 до -269°С составляет не более 100 млн-, а в диапазоне температур -253-f-269°C практически отсутствуют. Последнее под- Kt 2j в 10 п п Число нагрутений
Рнс. 112. Средние в выборке значения чувствительности н ее средние квадратические отклонения для тензорезисторов ФНМ прн многократных повторных нагружениях до е=1100 или- в условиях температур -196°С iB„„, млн-1 200 О -200 -400 10 a} Рнс. 113. Выходные сигналы полумостов, составленных из различных тензорезисторов: а -действие криогенной температуры; б -магнитного поля; / - тензорезисторы ФКПА (из константановой фольги); г - тензорезисторы 1-ЭП (из проволоки эваном); 3 - опытные тензорезисторы из иикель-молнбденовой проволоки; 4 - опытные тензорезисторы из нихромовой проволоки (----границы отклонения выходных сигналов полумостов в выборке) тверждается многочисленными исследованиями в этом диапазоне температур полумостов, составленных из тензорезисторов 1-ЭП одной партии и установленных на балках из стали 12Х18Н9Т, при которых температурные изменения показаний полумостов не превышали 50 млн->. Эти значения меньше, чем соответствующие значения для полумостов, составленных из тензорезисторов ФКПА (из константановой фольги), опытных тензорезисторов из проволок нихрома и никель-молибденового сплава НМ23ХЮ (рис. 113). Полумосты из тензорезисторов 1-ЭП при -269°С практически не чувствительны к изменению магнитного поля до 8 Т, в то время как полумосты из тензорезисторов с чувствительным элементом из константана, нихрома и никель-молибдена имеют бвпи в несколько десятков раз большие. 7. ТЕНЗОРЕЗИСТОРЫ ДЛЯ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ И ИССЛЕДОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКОЙ ВЫНОСЛИВОСТИ КОНСТРУКЦИЙ При определении усталостных характеристик натурных машиностроительных конструкций измеряются постоянные и переменные деформации в условиях длительного действия нагрузки и температуры. Температура ряда конструкций может циклически изменяться от нормальной (15-20°С) до 200°С. Для измерения деформаций в таких условиях разработаны тензорезисторы СКФ. Чувствительный элемент тензорезисторов изготовляется из отожженной константановой проволоки; в качестве связующего используется модифицированный феноло-каучуковый клей ВК-32-200М (для изготовления) и клей ВК-9 (для прикрепления); подложка и защитный элемент изготовляются из тонкой стеклоткани. После прикрепления тензорезисторы проходят тепловую обработку при 70°С. Экспериментально установлено, что характеристики тензорезисторов СКФ зависят от базы. Тензорезисторы с базой 20 мм обладают наименьшей ползучестью, а чувствительность тензорезисторов с такой базой при 20 и 200°С практически не отличается. Поэтому для длительных усталостных испытаний конструкций рекомендованы тензорезисторы СКФ с базой 20 мм. В табл. 38 характеристики приведены для тензорезисторов с базой 20 мм. Тензорезисторы СКФ имеют удовлетворительные метроло гические характеристики и надежность в условиях длительног совместного действия постоянных и переменных деформаци : при постоянной температуре 200°С и при многократных ее циклических изменениях от нормальной до 200°С. Сведения о надежности и метрологические характеристик! шести выборок тензорезисторов (всего 112 тензорезисторов), исследованных в различных условиях, приведены в табл. 44. При действии статической нагрузки, вызывающей деформацию ест=2000 млн-, и динамической нагрузки, составляющей ЫО циклов (един==500 млн-), при действии постоянных температур 150 и 200°С и при циклических их изменениях (теплосме-нах) от нормальной до 200°С как в случаях небольшого числа теплосмен, так и большого (до 1000) не наблюдается ни одного отказа в работе тензорезисторов, а чувствительность изменилась не более чем на 1,4%. Отказов и изменений чувствительности тензорезисторов СКФ не наблюдалось и после того как они, пройдя 1000 циклов перепадов температур, подверглись при 200°С совместному действию статической нагрузки (ест= = 1500 млн-) и динамической нагрузки, составляющей 1,25 млн циклов (един=500 млн"). Выдержка балок с наклеенными тензорезисторами при 175°С в течение 3000 ч приводит к отказам тензорезисторов СКФ, особенно в случае приклеивания их на балки из сплава алюминия. Отказы связаны с частичным разрушением узла сварки тензорезисторов. Характеристики тензорезисторов СКФ несколько ухудшаются: изменение чувствительности бк достигает 2,5%. Рассеяние чувствительности 5к тензорезисторов СКФ в выборках до и после всех испытаний в условиях, приведенных в табл. 44, остались неизменными и равными 2%. Ползучесть после длительных испытаний уменьшилась в 5-10 раз В процессе длительных усталостных испытаний возникает
необходимость измерения температурных напряжений в исследуемых конструкциях. В большинстве случаев используется метод внесения поправки на температурную характеристику сопротивления. Тензорезисторы СКФ в условиях статических и динамических длительных испытаний, многократных циклов перепадов температур и длительных прогревов при постоянных температурах 175-200°С имеют стабильные температурные характеристики сопротивления по средним в выборках значениям t (две близко расположенные кривые на рис. 114) и по рассеянию 5< их в выборках, что позволяет рекомендовать тензорезисторы для измерения температурных напряжений конструкций при усталостных испытаниях в условиях их нагрева до 200°С. Во время работы машиностроительные конструкции испы- 1200 400 О  Рнс. 114. Температурные характеристики сопротивления тензорезнсторов скф: а -при многократных теплосме-нах; б, в - прн длительных выдержках соответственно при 175 и 200°С тывают акустические нагрузки, сопровождающиеся динамическими деформациями с амплитудой до 1000-1500 млн" и частотами от 10 до 25 кГц, а также высокими перегрузками до 350. Тензорезисторы могут быть использованы для измерения деформации, изменяющейся с такой частотой, так как известно [25], что чувствительность тензорезисторов не изменяется при воздействии деформаций с частотами порядка десятков и сотен килогерц. Однако при этом следует учитывать, что для измерения высокочастотных деформаций необходимо, чтобы длина волны к динамической деформации, определяемой как k=V/f (где V -скорость распространения волн деформации в исследуемом объекте, / - частота деформации), была значительно большей, чем база / теизорезистора (рис. 115). В противном случае будет иметь место неправильное осреднение и существенное искажение амплитуды измеряемой деформации Еизм. Чем больше отношение тем больше будут искажения в измерении. Считается, что это отношение должно быть 0,1. Отсюда легко подсчитать, что тензорезисторы с базой 20 мм могут измерять без существенного искажения деформацию на стальных объектах (V=5-10 м/с) с частотой 25 кГц, а с базой 3 м - с частотой 160 кГц. Рнс. 115. Влияние базы на результат измерения взад дниамнческнх деформаций: а - искажение волны деформаций; б - искажение амплитуды измеряемой деформации е„з„ в зависимости от отношения базы / теизорезистора к длине X волны 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 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||