3. Градуировка проволочных тензорезисторов

Как уже указывалось выше, основной характеристикой любых тензопреобразователей является коэффициент тензочувствительности, значение которого определяют при градуировке датчиков. Для определения величины из изготовленной партии отбирается до 5% датчиков, которые наклеиваются на специальную тарировочную балочку. Значение коэффициента для всей партии прини­мается равным среднему значению, полученному для отобранных образцов, которые, естественно, не могут быть использованы по­вторно.

Для определения коэффициента тензочувствительности необ­ходимо определить изменение сопротивления проволочного преобра­зователя и относительную деформацию поверхности специальной тарировочной консольной балочки (рис.3) в месте наклейки датчи­ков для одной и той же нагрузки.

Относительную деформацию будем вычислять по прогибу конца балки. Известно, что , где - величина механичес­кого напряжения; - модуль Юнга. При изгибе

,

где - изгибающий момент;

- напряжение на поверхности балки в месте заделки;

и - ширина и высота сечения балки;

- нагрузка;

- момент сопротивления сечения балки.

Таким образом:

. (5)

С другой стороны, для консольной балки, нагруженной на конце, прогиб конца равен

, (б)

где - осевой момент инерции сечения балки.

Имея в виду равенство (5), выражение (6) можно переписать в следующем виде:

, (7)

откуда

.

Эпюра распределения изгибающих моментов, а следовательно, на­пряжений и относительных деформаций, поскольку сечение балки по длине остается постоянным, будет иметь вид, изображенной на рис. 3.

Для сечения А-А, где наклеен проволочный преобразователь,

(8)

Рис.3. Эпюра распределения напряжения в тарировочной консольной балке.

Рис. 4. Расположение тензодатчиков на балке

Для оценки цены деления измерительного прибора в единицах относительного изменения сопротивления датчика обычно шунтиру­ют датчик сопротивлением , тогда цепь из параллельно вклю­ченных сопротивлений и , будет иметь сопротивление

,

а изменение сопротивления

,

откуда

.

Если прибор покажет при этом изменение в отсчете по шкале на делений, то цена деления составит

.

Пусть теперь отсчет по прибору при нагружении балки изме­нился на делений, следовательно, каждый из датчиков полу­чил относительное изменение сопротивления

. (9)

Коэффициент тензочувствительности находим как отношение

(10)

или, с учетом (8) и (9),

. (11)

4. Методика проведения экспериментов и описание лабораторной установки

В экспериментальную часть работы входит определение коэф­фициента тензочувствительности тензорезисторов, расположенных на специальной консольной балке (см. рис.4). В первом сечении балки наклеено 4 тензорезистора, а в остальных сечениях - по два тензорезистора.

Блок-схема лабораторной установки дана на рис.5. Устройст­во коммутации позволяет исследовать различные схемы включения тензорезисторов с одним, двумя или четырьмя датчиками, включен­ными в мостовую схему. Эти варианты подключения датчиков пока­заны на рис.6.

Эксперименты по определению механических напряжений при статическом нагружении проводятся на той же консольной балке при различных комбинациях включения датчиков.

Рис. 5. Блок-схема лабораторной установки