Назначение
Тензорезисторы на основе тонких пленок TML (далее - тензорезисторы) предназначены для измерений деформаций поверхности в деталях машин и конструкций при воздействии статических и динамических нагрузок.
Описание
Принцип действия тензорезисторов на основе тонких пленок TML основан на свойстве проводников изменять электрическое сопротивление при изменении их геометрических размеров (при деформации). Коэффициент изменения сопротивления проводящего слоя тензорсзистора пропорционален величине измеряемой деформации с учетом определенной постоянной.
Конструктивно тензорезисторы на основе тонких пленок TML состоят из чувствительного элемента - металлического резистивного слоя заданной толщины, напыленного на диэлектрическую подложку. Чувствительный элемент тензорезисторов на основе тонких пленок TML выполнен способом тонкопленочной технологии на основе композиций Cu-Ni или Ni-Cr. От воздействия внешних факторов окружающей среды чувствительный элемент тензорезисторов защищен пленочным слоем непроводящего материала (протекторная защита).
Конструктивная конфигурация тензорезисторов: одноэлементные (одинарные); многоэлементные (многослойные розетки); исполнение для специального применения. Особенностью тензорезистивных розеток является расположение двух, трех или более чувствительных элементов на одной подложке под определенными углами (45°, 90°, 120°, 180°). Подобное конструктивное исполнение позволяет проводить измерения деформации сдвига или измерять деформацию объекта в двух и более осевых направлениях, совпадающих с главными осями тензорезисторов.
В зависимости от сочетаний материалов: подложки, чувствительного элемента, слоя протекторной зашиты, а также в зависимости от количества отдельных тензорезистивных слоев, собранных в электрическую схему на одной подложке, выпускаются несколько групп с большим количеством модификаций тензорезисторов торговой марки TML.
Специфика номенклатуры тензорезисторов, отражена в маркировке, включающей 7 групп символов, которые отражают конструктивные особенности тензорезисторов, а также условия их применения: [I] [II] - [III] [IV] - [V] - [VI] - [VII].
Г руппа [I] - буквенные индексы в этой группе символов определяют тип, к которому принадлежит тензорезистор. Выпускаются следующие типы тензорезисторов:
- F/CCF/EF - тензорезисторы общего применения, в том числе для сборки в цепи нескольких тензорезисторов на одной подложке;
- UF - тензорезисторы общего применения;
- WF - тензорезисторы во влагозащищенном исполнении;
- PF - тензорезисторы в виде плоских пленок с подложкой из сложных полиэфиров;
- Р - тензорезисторы в виде проводников круглого сечения с подложкой из сложных полиэфиров;
- FLM/WFLM - тензорезисторы с металлической подложкой;
- MF - тензорезисторы для применения в магнитных полях;
- PM/PMF - тензорезисторы специальной формы в корпусе с подложкой из сложных полиэфиров;
- YEF/YF/YUF - тензорезисторы в виде плоских пленок, работающие за пределами текучести;
- PMFLS/SSM - тензорезисторы для применения в среде асфальтов;
Лист № 2
Всего листов 8
- LF - тензорезисторы для использования на низкоэластичных поверхностях;
- PFLW/PLW - тензорезисторы длительной работы на древесине;
- GF - тензорезисторы для использования на низкоэластичных поверхностях;
- UBF/BF - тензорезисторы для использования на поверхностях из композитных материалов;
- CEF - тензорезисторы для использования при измерениях в широком температурном диапазоне;
- CF - тензорезисторы для использования при измерениях в криогенном температурном диапазоне;
- QF/ZF - тензорезисторы для использования при измерениях в диапазоне повышенных температур;
- SF - тензорезисторы для использования при повышенных напряжениях в исследуемых образцах;
- AW - тензорезисторы для использования при измерениях в герметичных сварных соединениях;
- ВТМ - тензорезисторы для использования при измерениях деформации вдоль оси в болтовых резьбовых соединениях;
- ВТМР - тензорезисторы для использования при измерениях усилий вдоль оси в болтовых резьбовых соединениях;
- FGMH - тензорезисторы для использования при измерениях деформации на магнитных поверхностях;
- DD - тензорезисторы для использования при измерениях растяжений и изгибов поверхностей исследуемых объектов;
- FAC - тензорезисторы для использования при измерениях развития трещин;
- TF - тензорезисторы для использования при измерениях температуры.
Группа [II] - буквенные индексы в этой группе символов указывают на
конструктивное исполнение резистивных металлических слоев тензорезистора. Слои могут иметь следующие варианты конструктивного исполнения:
- L/LA/LK7LX/LG/BX/BY - вариант исполнения с одним резистивным металлическим слоем;
- C7CA/CAL/LC/CS/CB/CM/CMX/CMY - вариант исполнения с двумя резистивными металлическими слоями;
- R/LR/RA/RAL/RAS/RS - вариант исполнения с тремя резистивными металлическими слоями;
- XV/YV/BXV/BYV - вариант исполнения с пятью резистивными металлическими слоями, расположенными соосно;
- XX/YX - вариант исполнения с десятью резистивными металлическими слоями, расположенными соосно;
- CV - вариант исполнения с наложением пяти резистивных металлических слоев с пересечением в ортогональных координатах;
- СТ - вариант исполнения со специальным наложением резистивных металлических слоев для измерений крутящего момента силы;
- LT - вариант исполнения с наложением резистивных металлических слоев с пересечением в координатах 45°.
- ВТМР - тензорезисторы для использования при измерениях усилий вдоль оси в болтовых резьбовых соединениях;
- FGMH - тензорезисторы для использования при измерениях деформации на магнитных поверхностях;
- DD - тензорезисторы для использования при измерениях растяжений и изгибов поверхностей исследуемых объектов;
- FAC - тензорезисторы для использования при измерениях развития трещин;
- TF - тензорезисторы для использования при измерениях температуры.
Лист № 3
Всего листов 8
Группа [II] - буквенные индексы в этой группе символов указывают на конструктивное исполнение резистивных металлических слоев тензорезистора. Слои могут иметь следующие варианты конструктивного исполнения:
- L/LA/LK7LX/LG/BX/BY - вариант исполнения с одним резистивным металлическим слоем;
- C7CA/CAL/LC/CS/CB/CM/CMX/CMY вариант исполнения с двумя резистивными металлическими слоями;
- R/LR/RA/RAL/RAS/RS - вариант исполнения с тремя резистивными металлическими слоями;
- XV/YV/BXV/BYV - вариант исполнения с пятью резистивными металлическими слоями, расположенными соосно;
- XX/YX - вариант исполнения с десятью резистивными металлическими слоями, расположенными соосно;
- CV - вариант исполнения с наложением пяти резистивных металлических слоев с пересечением в ортогональных координатах;
- СТ - вариант исполнения со специальным наложением резистивных металлических слоев для измерений крутящего момента силы;
- LT - вариант исполнения с наложением резистивных металлических слоев с пересечением в координатах 45°.
Г руппа [III] - цифровой индекс в этой группе обозначений указывает на величину длины базы тензорезистора в единицах - мм.
Группа [IV] - буквенные индексы этой группы указывают:
- А/В - вариант исполнения для использования при измерениях деформаций среза;
- Т - вариант исполнения со встроенной термопарой.
Группа [V] - цифровой индекс в этой группе обозначений указывает на величину сопротивления резистивного слоя в единицах - Ом.
Группа [VI] - цифровой индекс в этой группе указывает величину температурного коэффициента линейного расширения материала резистивного слоя в единицах - ппм/°С (ппм=млн-1). Этот индекс присутствует в обозначении в случае выпуска термокомпенсированпых тензорезисторов.
Группа [VII] - буквенно-цифровой индекс в этой группе указывает на материал и конструктивное исполнение проволочных гибких выводов тензорезистора:
- 002LE - двухпроводный вывод в полиимидной изоляции длиной 20 мм;
- 005LE - двухпроводный вывод в полиимидной изоляции длиной 50 мм;
- 1L - двухпроводный вывод в виниловой изоляции длиной 1 м;
- 3L - двухпроводный вывод в виниловой изоляции длиной 3 м;
- 1LS - двухпроводный вывод в виниловой изоляции экранированный длиной 1 м;
- 5L - двухпроводный вывод в виниловой изоляции длиной 5 м;
- 3LT -трехпроводный вывод в виниловой изоляции длиной 3 м;
- 5LT - трехпроводный вывод в виниловой изоляции длиной 5 м.
Фотография общего вида тензорезисторов на основе тонких пленок TML
Технические характеристики
| Обозначение типа тензоре-зистора | Размеры резистивного слоя, мм | Номинальное сопротивление, Ом | Диапазон измеряемых деформаций, млн-1 (ппм) | Чувствительность при нормальных условиях | СКО чувствительности при нормальных условиях, не более | Часовая ползучесть при нормальных условиях, не более, % | СКО часовой ползучести при нормальных условиях, не более, % | Часовая ползучесть при максималь ной температуре, % | СКО часовой ползучести при максималь ной температуре не более, % | Максимальные значения ТХС в рабочей области значений температуры, мкОм/ Ом/°С | Пределы СКО ТХС в рабочей области значений температуры, мкОм/ Ом | Диапазон рабочих температур, °С | Диапазон температурной само-компенсации, °С |
| длина | ширина |
| F/CCF/EF | 0,2 - 30 | 0,7 - 4,6 | 120 (60, 350, 1000) | ±50000 | 2,0 | 0,02 | 2 | 1 | 5 | 3 | 10,8 | 430 - 650 | от минус 70 до плюс 80 | от плюс 10 до плюс 80 |
| UF | 0,2 - 5 | 0,7 - 2 | 120 (350) | ±50000 | 2,0 | 0,02 | 2 | 1 | 5 | 3 | 10,8 | 430 - 1900 | от минус 70 до плюс 150 | от плюс 10 до плюс 100 |
| WF | 3 - 6 | 1,7-3,2 | 120 (350) | ±30000 | 2,0 | 0,02 | 2 | 1 | 5 | 3 | 10,8 | 220 - 650 | от минус 10 до плюс 80 | от плюс 10 до плюс 80 |
| PF | 10 - 30 | 0,9 - 2,3 | 120 | ±20000 | 2,0 | 0,02 | 2 | 1 | 5 | 3 | 10,8 | 430 - 650 | от минус 70 до плюс 80 | от плюс 10 до плюс 80 |
| Р | 60 - 120 | 1 | 120 | ±20000 | 2,0 | 0,02 | 2 | 1 | 5 | 3 | 10,8 | 430 - 650 | от минус 70 до плюс 80 | от плюс 10 до плюс 80 |
| FLM/WFLM | 30 - 60 | 0,5 - 0,7 | 120 | ±5000 | 2,0 | 0,02 | 2 | 1 | 5 | 3 | 10,8 | 430 - 650 | от минус 70 до плюс 80 | от плюс 10 до плюс 80 |
| MF | 2 - 60 | 0,1 - 0,5 | 350 | ±10000 | 2,0 | 0,02 | 2 | 1 | 5 | 3 | 10.8 | 430 - 650 | от минус 196 до плюс 80 | - |
| PM/PMF | 50 - 120 | 1 | 120 | - | 2,0 | 0.02 | 2 | 1 | 5 | 3 | 10,8 | 430 - 650 | от минус 20 до плюс 60 | - |
| YEF/YF/YUF | 2 - 20 | 1,8 - 2,6 | 120 | ±150000/ ±200000/ ±300000 | 2,0 | 0,04 | 2 | 1 | 5 | 3 | 10,8 | 430 - 650 | от минус 20 до плюс 80 | |
| PMFLS/SSM | 10 - 60 | 0,9 | 120 | - | 2,0 | 0,02 | 2 | | 5 | 3 | 10,8 | 430 - 650 | от минус 20 до плюс 60/ от минус 20 до плюс 80 | - |
| LF | 10 | 3,1 | 120 | ±30000 | 2,0 | 0.02 | 2 | 1 | 5 | | 10,8 | 430 - 650 | от минус 20 до плюс 80 | от плюс 10 до плюс 80 |
| PFLW/PLW | 10 - 60 | 1 - 2,3 | 120 | ±20000 | 2,0 | 0.02 | 2 | 1 | 5 | 3 | 10,8 | 430 - 650 | от минус 20 до плюс 80 | от плюс 10 до плюс 80 |
| GF | 3 - 6 | 1,7 - 2,9 | 120 (350) | ±30000 | 2,0 | 0,02 | 2 | 1 | 5 | 3 | 10,8 | 430 - 650 | от минус 20 до плюс 80 | от плюс 10 до плюс 80 |
| UBF/BF | 0,3 - 5 | 0,9 - 1,9 | 120 | ±30000 | 2,0 | 0,04/0,02 | 2 | 1 | 5 | 3 | 10,8 | 430 - 1900 | от минус 70 до плюс 200 | от плюс 10 до плюс 80 |
| CEF | 1 - 6 | 0,5 - 1 | 120 | ±10000 | 2,0 | 0,02 | 2 | 1 | 5 | 3 | 10,8 | 3100 - 1900 | от минус 269 до плюс 200 | от минус 269 до плюс 80 |
| CF | 1 - 6 | 1,3 - 2,2 | 350 | ±10000 | 2,0 | 0,02 | 2 | 1 | 5 | 3 | 10,8 | 3100 - 650 | от минус 269 до плюс 80 | от минус 269 до плюс 80 |
| QF/ZF | 0,2 - 6/ 1 - 6 | 0,5 - 4,6/ 0,5 - 3,2 | 120 (60, 350, 1000) | ±30000/ ±10000 | 2,0 | 0,02 | 2 | 1 | 5 | 3 | 10,8 | 430 -1900/430 -3000 | от минус 196 до плюс 200/ от минус 196 до плюс 300 | от плюс 10 до плюс 200/ от плюс 10 до плюс 100 |
| SF | 4 | 3 | 120 | - | - | - | - | - | - | - | 10,8 | 430 - 1900 | от минус 70 до плюс 200 | от плюс 10 до плюс 100 |
| AW | 2 - 8 | - | 120 (60, 350) | ±5000, ±6000, ±10000 | 1,5 | 0,1 | 5 | 5 | 1 | 10 | 7,2 | 1600 - 5600 | от минус 196 до плюс 800 | от плюс 10 до плюс 800 |
| ВТМ | 1 - 6 | 0,7 - 1 | 120 | ±5000 | 2,0 | 0,02 | -2 | 1 | 5 | 3 | 10,8 | 320 - 650 | от минус 10 до плюс 80 | - |
| ВТМР | 1-6 | 0,7 - 1 | 120 | - | 2,0 | 0,02 |
| FGMH | 6 | 2,2 | 120 | - | 2,0 | 0,02 |
| DD | 3 | 2,9 | 350 | ±1500 | 2,0 | 0,02 |
| FAC | 43 | 25 | 120 | - | - | - |
| TF | 2-8 | 1,9-3,5 | 60 (120) | - | - | - |
| -2 | 1 | 5 | 3 | 10.8 | 320 - 650 | от минус ю до плюс 80 | - |
| 2 | 1 | 5 | 3 | 10.8 | 320 - 650 | от минус 20 до плюс 80 | - |
| -2 | 1 | 5 | 3 | 10.8 | 320 - 540 | от минус Ю до плюс 70 | - |
| - | - | - | - | - | - | от минус 20 до плюс 80 | - |
| - | - | - | - | - | - | от минус 20 до плюс 200 | от плюс 10 до плюс 80 |
Знак утверждения типа
наносится типографским способом на титульный лист руководства по эксплуатации.
Комплектность
В комплект поставки входят:
| Наименование | Количество |
| Тензорезисторы | - модификация, типоразмер, количество, в соответствии с заказом |
| Упаковка | - 1 штука |
| Паспорт | - 1 экземпляр (на партию) |
| Руководство по эксплуатации и инструкция по наклейке | - 1 экземпляр (на партию) |
| Клей | - по отдельному заказу |
Поверка
проводится в соответствии с документом МП 43174-09 «Тензорезисторы на основе тонких пленок TML. Методика первичной поверки», утвержденным ГЦИ СИ ФГУ «Ростест-Москва» в декабре 2009 года.
Основные средства поверки:
- прибор комбинированный цифровой типа Щ-300 (Госреестр СИ № 7011-79), верхние пределы диапазонов измерений сопротивлений 100 Ом, 1 кОм, 10 кОм. 100 кОм, 1 мОм, 10 мОм, 100 мОм. Погрешность измерений ±(0,l+0,02^(Rk/Rx-l), где Rk - верхний предел диапазона измерений; Rx - значение измеряемой величины;
- тераомметр типа Е6-13 (Госреестр СИ № 4649-75), (10 - 1012) Ом, погрешность
измерений <2,5%;
- усилитель измерительный многоканальный DRA-30A (Госреестр СИ
№ 43544-09), ± 10 мВ/В, погрешность измерений - ± (0,002-К + 3 е.м.р.) - при статических измерениях.
Сведения о методах измерений
Методика измерений приведена в документе: «Тензорезисторы на основе тонких пленок TML. Руководство по эксплуатации».
Нормативные документы
1. ГОСТ 8.543-86 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений
деформации.
2. ГОСТ 21616-91 Тензорезисторы. Общие технические условия.
3. Техническая документация «Tokyo Sokki Kcnkyujo Co. Ltd.», Япония.
Рекомендации к применению
- для применения вне сферы государственного регулирования обеспечения единства измерений.
