Проволочные тензорезисторы

Основа тензорезистора выполняется как правило, из папиросной или тетрадной бумаги. Чувствительный элемент («решетка» тензорезистора) – петлеобразно уложенная проволока круглого поперечного сечения диаметром 0, 002–0, 03 мм. Материал решетки – константан, нихром и др. Выводы медные, круглые или ленточные. Защитный слой из папиросной бумаги. База тензорезисторов 0, 4…4 мм для малобазных, 4…25 мм со средней базой, 25…200 мм для большебазных. Сопротивление R = 50…400 Ом (±0, 1–0, 5 %). Коэффициент тензочувствительности k = 1, 5…3, 5 (±2 %). Тензорезисторы, предназначенные для тензометрирования объектов, выполненных из стали и работающих при переменных и высоких температурах, выполняют на основе из стальной фольги толщиной 0, 1…0, 2 мм. База этих тензорезисторов 10…20 мм. Основные типы проволочных тензорезисторов показаны на рис. 2, 3.

 

Рис. 2. Проволочные тензорезисторы: а, б – с многовитковой петлевой

решёткой; в – с многовитковой беспетлевой решёткой

(с поперечными перемычками); г, д – однопроволочные

 

 

Рис. 3. Проволочные многоэлементные тензорезисторы (розетки)

 

Поперечная чувствительность проволочного тензорезистора (влияние на показания тензометра деформаций в направлении перпендикулярном базе, при которых деформируются закругления петель решетки) не более 1 %. Для снижения поперечной чувствительности выпускают тензорезисторы с нитями, расположенными под углом (в этом случае радиус закругления петель прближается к нулю), однопроволочные (не имеют закруглений), с поперечными перемычками вместо закруглений (перемычки выполняются спайкой соседних нитей и имеют пренебрежимо малое сопротивление по сравнению с сопротивлением тензорезистора).

Основным недостатком проволочных тензорезисторов является трудность образования решеток сложных форм, а также решёток с базой меньше 3 мм.

Фольговые тензорезисторы в настоящее время являются основным типом тензорезисторов благодаря их высоким метрологическим качествам, технологичности производства, возможности выполнять любой геометрии и с минимальной базой. Такие возможности получены благодаря новой технологии их изготовления с применением фотолитографии. Суть этой технологии в следующем. На лист стеклобумаги, пропитанной фенольной смолой, или полиамидной пленки методом электролиза наносится тонкая фольга из тензометрических материалов. На фольгу с помощью кислотоупорного лака способом контактной фотопечати наносятся эталонные изображения тензорезисторов (до нескольких сотен на один лист фольги). Участки фольги не покрытые лаком (изображением тензорезисторов) удаляются травлением.

Такая технология позволяет получать одиночные тензорезисторы с базой от 0, 3 мм, тензометрические розетки различной конфигурации (розетка – это комбинация нескольких разнонаправленных тензорезисторов на одной подложке), цепочки тензорезисторов с базой 0, 5…1 мм для получения эпюр напряжений в зонах концентрации, тензорезисторы с оригинальными решетками и т.д. (рис. 4). Температурный диапазон от –240 до +600 º С в зависимости от материала решетки.

 

 

Рис. 4. Фольговые тензорезисторы

 

Фольговые тензорезисторы практически свободны от влияния поперечной деформации.

Полупроводниковые тензорезисторы в отличие от проволочных и фольговых имеют чувствительный элемент в виде тонкой пластинки, вырезанной из монокристалла полупроводника (германия, кремния и др.). Эти тензорезисторы имеют высокую чувствительность (коэффициент тензочувствительности k = 100…400). Температурный диапазон от –160 до +300˚ С. Отличаются повышенным влиянием температуры на чувствительность тензорезистора. Применяются для установки на упругих элементах преобразователей механических величин и при измерении малых деформаций без применения усилителей сигнала.