Вимірювання механічних напружень

Найпоширенішим способом визначення механічних напружень є вимірювання деформації поверхні досліджуваного об'єкта. Діапазон вимірюваних деформацій дуже широкий - від часток мікрометра в ме­талах та твердих пластмасах до десятків сантиметрів у зразках еластич­них матеріалів з великим видовженням.

Найпростішим та найпоширенішим методом вимірювань деформа­цій є так званий тензометричний метод, в якому як первинні перетворю­вачі деформації використовують тензорезистори.

Для вимірювання деформацій чи величин, попередньо перетворе­них у деформацію пружного перетворювального елемента, тензорезистор наклеюють на досліджувану деталь. Для температур до 200 °С за­стосовують бакеліто-фенольні клеї (БФ), бакелітовий лак, а для вищих температур - жаростійкі кремнійорганічні цементи та цементи на основі рідкого скла.

Особливістю приклеюваних тензорезисторів є те, що вони не мо­жуть бути переклеєні з об'єкта на об'єкт.

Вихідним інформативним параметром тензорезисторів є зміна їх опору і тому здебільшого вимірювальними колами тензорезистивних перетворювачів є мостові вимірювальні кола. Тензорезистор може бути увімкненим в одне з плеч моста, в два плеча або мостове коло може бути складене повністю із тензорезисторів.

Оскільки відносна зміна опору тензорезисторів дуже мала, то суттєвий вплив на результат вимірювань може мати темпе­ратура довкілля. Отже, необхідно передбачити температурну компенса­цію. Зокрема, якщо використовують мостове коло з одним робочим тензорезистором (рис.1, а), то для температурної компенсації не­обхідний інший неробочий тензорезистор R_тк, аналогічний робо­чому R_т, який був би в однакових температурних умовах з робочим. Тоді зміна опорів двох ідентичних (робочого та компенсаційного) тензорезисторів, зумовлена зміною температури довкілля при незмін­ному значенні вимірюваної деформації, не викликає зміни вихідної напруги

Якщо первинними перетворювачами сили (тиску) в деформацію є консольні (мембранні) перетворювальні елементи, то як робочі можна використати два ідентичні тензорезистори, наклеєні з чутливого елемента так, що один сприймає деформацію розтягу, а інший деформацію стиску, то можливе диференціальне їх увімкнення в мостове коло (рис. 1, б). В цьому випадку температурна похибка та­кож виключається, а чутливість мостового кола збільшується вдвічі.

Рис 1. Схеми увімкнення тензорезисторів у мостові кола

Дві пари диференціальних тензорезисторів, які утворюють повний тензометричний міст, забезпечують найкращу корекцію температурних похибок і в чотири рази збільшують чутливість.