Система обозначений полупроводниковых тензорезисторов

Компенсация нелинейности с помощью полупроводниковых тензорезисторов

Разности поперечного (пуассоновского) и осевого значений деформации упругих элементов колонного или схожих с ним типов, становится причиной нелинейного выходного сигнала моста (нелинейной функциональной зависимости между нагрузкой, прилагаемой к упругому элементу и его деформацией), в результате чего заметно снижается точность колонных или сходных с ними типами преобразователей. Этот важный фактор необходимо обязательно учитывать, поэтому в процессе производства преобразователя необходимо вносить определенные корректировки для того, чтобы выпускаемые преобразователи отвечали требованиям высокой точности измерения.

Компенсация нелинейности проявляется в изменении фактического напряжения питания моста для обеспечения компенсации нелинейности преобразователя. Для этого необходимо закрепить два полупроводниковых резистора, обозначенных как RL на рис. 3, на тех же гранях «колонны» упругого элемента, что и рабочие тензорезисторы, симметрично относительно оси упругого элемента. На рисунке 3 показана схема установки компенсационного полупроводникового резистора. Необходимо соединить две части сопротивления с величиной RL/2 симметрично в цепь питания моста. На рис. 4 показана схема подключения полупроводниковых резисторов для компенсации нелинейности преобразователя при полномостовой схеме измерения.

Как известно, погрешность (функция) нелинейности для преобразователей с упругими элементами колонного типа или упругими элементами схожей конструкции имеет вид параболы. А именно, при увеличении нагрузки, на входе будет увеличиваться тенденция к отклонению от линейности. После компенсации линейности отклонения, вызванные нелинейностью преобразователя, и увеличенное напряжение питания на входе измерительного моста (за счет изменения сопротивления полупроводниковых резисторов в цепи питания) компенсируют друг друга, поэтому фактический выходной сигнал становиться линейным.

Полупроводниковые тензорезисторы

Применение и функции

Привариваемый тензорезистор является специальным тензорезистором, который обладает характеристиками обычных тензорезисторов, предназначенных для прочностных испытаний натурных объектов.

Привариваемые тензорезисторы делятся на три серии:

• HCY серия имеет диапазон рабочих температур -30 °С ~ 150 °С;
• HKB серия имеет диапазон рабочих температур -130 °С ~ 250 °С.
• WTN серия имеет диапазон рабочих температур -260 °С ~ 800 °С.

Привариваемые тензорезисторы имеют следующие параметры:

• установка методом точечной сварки;
• круговое расположение ячеек на металлической подложке, для обеспечения согласованности установки при помощи точечной сварки;
• метки позиционирования на металлической подложке, для лучшего размещения, при установке на металлическом основании;
• защищенные и зафиксированные выводные проводники;
• тензорезистор имеет термокомпенсацию к материалу подложки.

  Параметры	Серия HCY	Серия HKB	Серия WTN
  Материал чувствительной решетки	Константан	Карма	Нихром
  Материал подложки	Специальный полиимид	Полиимид, армированный стекловолокном	Высокотемпературный цемент
  Материал основы	Нержавеющая сталь	Нержавеющая сталь	Нержавеющая сталь
  Толщина основы, мм	0,1	0,1	0,1
  Номинальное сопротивление, Ом	120, 350	120, 350	120, 350
  Допустимое отклонение сопротивления в партии, %	≤±0,1	≤±0,1	≤±1
  Коэффициент чувствительности (РКП)	1,80…2,2	1,70…2,1	2,0…2,2
  Допустимое отклонение коэффициента чувствительности, %	≤±2	≤±2	≤±2
  Диапазон рабочих температур, ⁰С	‐30…+150	‐30…+250	‐230…+800
  Диапазон относительных деформаций, млн‐1	‐3000…+3000	‐3000…+3000	‐2000…+2000
  Способ защиты	Силиконовая защита	Силиконовая защита	Высокотемпературный цемент
  Способ установки	Методом точечной сварки	Методом точечной сварки	Методом точечной сварки
  Класс защиты тензорезистора	IP67	IP67	IP65

* Примечание: по согласованию с заказчиком могут быть произведены нестандартные варианты тензорезисторов.

Система обозначений:

Серии тензорезисторов для измерения больших пластических деформаций

После нескольких лет исследований и тестирования материалов подложки, были разработаны два типа тензорезисторов с большой относительной деформацией (серии TY и THY). Эти серии были разработаны на основе предшествующей серии TA.

Серия TA

Серия TA была разработана для исследования больших деформаций (до 5%). Этого удалось достичь, улучшив материал полиимидной подложки для повышения надёжности и точности измерений. Рекомендуется в случаях, когда относительная деформация не превышает 5%.

Серия TY

Серия TY может применяться для испытаний в области больших деформаций (от 5% до 10%). По сравнению с тензорезисторами серии TA улучшен материал подложки для повышения надёжности и точности измерений.

Серия THY

Серия THY рекомендована для применения при испытаниях в области больших деформаций (от 10% до 15%) и испытаниях на разрыв при растяжении. Относительно тензорезисторов серии TY, подложка была ещё более модифицирована для предотвращения повреждения тензорезистора при сохранении чувствительности и точности.

Технические характеристики тензорезисторов для измерения больших пластических деформаций

Стандартные тензорезисторы серии TA, TY

Стандартные тензорезисторы серии THY

Контактные площадки, рекомендуемые для использования с тензорезисторами серий TA, TY, THY

Примечание: по согласованию с заказчиком могут быть произведены нестандартные варианты тензорезисторов.

Технические характеристики:

Примечание. ** ‐ коэффициент термокомпенсации

Габаритные размеры:

Установочный чертеж и фотографии:

Калибровочный лист для 45Х стали M10 * Д65 (класс 8.8)

Инструкция по установке:

1. Определите местоположение тензорезистора и отметьте его на выводах тензорезистора (тензорезистор должен находится как можно ближе к центру места крепления объектов).
2. Просверлите отверстие диаметром 2 мм в центре болта (площадь глухого отверстия не должна превышать 5% площади поперечного сечения болта). После сверления произведите очистку с помощью бензина, так же можно использовать спиртовой и ультразвуковой очиститель, для тщательной очистки. Затем высушите болты.
3. Смешайте клей H-613 согласно пропорций. Клей нужно доставать из холодильника за 2 часа до начала работы.
4. Заполните клеем примерно 1/4…1/3 просверленного отверстия. Для наполнения можно использовать шприц или заливочную машину. После заливки поместите тензорезистор вертикально в отверстие по отметку, нанесенную при определении местоположения.
5. Используйте шприц и другие инструменты, чтобы полностью заполнить просверленное отверстие клеем H-613. Чтобы повысить точность измерения, если позволяют условия, можно удалять пузырьки воздуха в клее с помощью вакуума.
6. Для отверждения клея поставьте болт вертикально и оставьте его на 24 часа при комнатной температуре.
7. Также для ускорения процесса отверждения, можно поместить болты в термошкаф. Длительность отверждения: 80°С / 2 часа. После остывания естественным образом, можете доставать болты.
8. Максимальное время работы с клеем H-613 после смешивания при комнатной температуре составляет около 30 минут.

Внимание: Перед установкой тензорезистора убедитесь, что болт чист. Тензорезистор должен размещаться вертикально в отверстии, и не подвергаться никаким деформациям.

MF — Тензорезистор для предотвращения влияния внешних электромагнитных сигналов, принимаются специальные меры защиты.

Система обозначений:

Технические характеристики:

Стандартные тензорезисторы с защитой от электромагнитных помех

Конфигурация тензорезистора	Обозначение тензорезистора	Размер чувствительной решётки, Д×Ш, мм	Размер подложки, Д×Ш, мм
	TBM700-3AA(**)N*	3,0 × 4,4	7,1 × 5,8
	TBM700-3HA(**)N*	3,0 × 4,5	8,05 × 6,87
	TBM700-3BB(**)N*	3,0 × 3,3	6,5 × 8,4
	TBMF350-3AA(**)N**	2,8 × 2,0	6,4 × 3,5

Примечание:

• По согласованию с заказчиком могут быть произведены нестандартные варианты тензорезисторов;
• Температура при пайке не должна превышать 280°С.

Рекомендуемый клей:

H-600, H-610, B-711, H-611, B-702

Внимание:

1. Больший расход клея при наклейке;
2. Температура при пайке не должна превышать 280°С;
3. Диаметр выводов тензорезистора должен быть не более 0,2 мм.

Система обозначений:

Внешний вид:

Конфигурация тензорезистора	Обозначение тензорезистора	Размер чувствительной решётки, Д×Ш, мм	Размер подложки, Д×Ш, мм
	BYM120-3AA(**)N4-A3C	2,8 × 2,0	12,5 × 3,4
	BYM120-5AA(**)N4-A5C	5,2 × 2,0	13,2 × 4,4
	BYM350-3AA(**)N4-A3D	3,2 × 3,1	13,2 × 4,4
	BYM350-5AA(**)N4-A5D	5,0 × 2,9	15,1 × 4,4
	BYM120-3HA-C(**)N4-HC3C	4,0 × 2,8	14,6 × 7,2
	BYM350-3HA-C(**)N4-HC3D	3,0 × 4,4	15,5 × 7,8
	BYM1000-3HA-C(**)N4-HC3E	3,2 × 5,6	16,7 × 8
	BYM120-3FB(**)N4-F3C	3,0 × 1,1	12,7 × 5,9
	BYM350-3FB(**)N4-F3D	3,2 × 2,8	13,1 × 7,4
	BYM120-3BB(**)N4-B3C	3,2 × 2,8	12,4 × 8,5
	BYM350-3BB(**)N4-B3D	3,2 × 3,4	12,6 × 8,9
	BYM120-3CA-T(**)-CT3C	2,8 × 2,1	14,0 × 11,7
	BYM120-2CA-T(**)-CT2C	2,0 × 1,7	11,8 × 8,9

Примечание: по согласованию с заказчиком, могут быть произведены нестандартные варианты тензорезисторов.

Однокомпонентные высокотемпературные проволочные тензорезисторы для измерения одноосевых деформаций

Тензорезисторы проволочные приклеиваемые предназначены для измерения деформаций в деталях машин и конструкций, в том числе, лопаток газотурбинных двигателей, при статических и динамических нагрузках в диапазоне температур от -269 до +800°С. Чувствительная решетка тензорезистора изготавливается из проволоки диаметром 30 мкм или 20 мкм сплава марки Х20Н80 или Х20Н73ЮМ. Тензочувствительная решетка закреплена на временной основе, изготовленной из фильтровальной бумаги с помощью нитроцеллюлозного клея. Выводы изготавливаются из круглой нихромовой проволоки марки Х20Н80 диаметром 0,15 мм или 0,1 мм.

Стандартные тензорезисторы серии HK

Диапазон рабочих температур: -269…+800°С

Допустимое отклонение сопротивления: ＜±0,3%

Материал выводных проводников:

• материал – нихром или фехраль;
• длина – 50 мм;
• плоского или круглого сечения.

Каждый выводной проводник имеет сопротивление 10 Ом. Поэтому измерение сопротивления тензорезистора TG нужно производить на середине выводного проводника 25 мм (отмеряя от конца вывода), тогда сопротивление составит 350±0,3% Ом.

Временная подложка: измерительная решетка высокотемпературного тензорезистора зафиксирована на подложке из фторопласта, армированного стекловолокном, толщиной 0,8 мм, который выдерживает температуру до +250°С.

Конфигурация: однокомпонентный, двухкомпонентный.

Стандартные тензорезисторы серии TG*

Конфигурация тензорезистора	Обозначение тензорезистора	Номинальное сопротивление, Ом	Размер чувствительной решётки, ДхШ, мм	Размер подложки, ДхШ, мм
	TG350-5AA800-YF50	350±0,3%	5,0	2,19 х 7,52
	TG350-5AA-A800-YF50	350±0,3%	5,0	2,73 х 7,52
	TG350-3AA800-YF50	350±0,3%	3,0	4,6 х 5,52
	TG350-3AA-A800-YF50	350±0,3%	3,0	4,6 х 5,52
	TG350-3BB800-YF50	350±0,3%	3,0	3,18 х 5,52
	TG350-3FB800-YF50	350±0,3%	3,0	7,72 х 5,79
	TG350-3HA800-YF50	350±0,3%	3,0	5,53 х 8,16

* Примечание: по согласованию с заказчиком могут быть произведены нестандартные варианты тензорезисторов.