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如何制作低溫環(huán)境下使用電阻應(yīng)變式傳感器 - 鑄造技術(shù)

 更新時(shí)間:2017-05-30 點(diǎn)擊量:2262

應(yīng)用電阻應(yīng)變片為敏感元件制成各種電阻應(yīng)變式傳感器(如測(cè)力、稱重、位移、加速度及扭矩傳感器),其具有精度高、穩(wěn)定性好、制作簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜,以及電信號(hào)易與后續(xù)測(cè)控儀器相匹配等特點(diǎn),工業(yè)各部門(mén)中廣泛獲應(yīng)用,力學(xué)量傳感器中,電阻應(yīng)變式傳感器至今仍占有主導(dǎo)位。,一般電阻應(yīng)變式傳感器都是適用于室溫(常溫)環(huán)境,使用溫度范圍為 -20~+60 ° C  -40~+80 ° C ,對(duì)此溫度范圍以上或以下溫度范圍傳感器,國(guó)內(nèi)外研究和公開(kāi)資料很多,而低溫電阻應(yīng)變式傳感器資料則更少。 

按有關(guān)電阻應(yīng)變片標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,所謂低溫環(huán)境是指 -30~-160 ° C ,而極低溫(或深低溫)是指 -162 ° C (液化天然氣 LNG )至液氦(Lhe )所能達(dá)到溫度,本文所涉及低溫就是上述極低溫或深低溫范圍。有以下四個(gè)方面,此范圍內(nèi)新興產(chǎn)品部門(mén)包括: 

(1) 超導(dǎo)應(yīng)用技術(shù):發(fā)電、輸電系統(tǒng),磁懸浮列車(chē)等; 
(2) 液氫( LH 2 , -253 ° C )相關(guān)技術(shù):氫能系統(tǒng)、液氫發(fā)動(dòng)機(jī)等; 
(3) 原子能:托克馬克裝置; 
(4) 液化天然氣應(yīng)用技術(shù):新能源系統(tǒng)、冷凍部門(mén)應(yīng)用等。 

低溫技術(shù)實(shí)用化,必然會(huì)引起人們對(duì)環(huán)境條件下結(jié)構(gòu)安全、可靠性以及經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題注意。必要測(cè)量結(jié)構(gòu)及部件低溫下應(yīng)力外,還需要各種適用于低溫環(huán)境條件下電阻應(yīng)變式傳感器(如低溫引伸計(jì)和低溫應(yīng)力傳感器等),測(cè)定各種結(jié)構(gòu)部件材料低溫下力學(xué)性能,以及監(jiān)測(cè)應(yīng)用過(guò)程中各種壓力變化等,為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)質(zhì)量和設(shè)備運(yùn)行安全提供可靠保證。 

低溫環(huán)境特殊性,一般市售電阻應(yīng)變式傳感器都不適用于低溫環(huán)境,加之低溫傳感器用量又特別少,工作中必須實(shí)際需要環(huán)境和條件,自行進(jìn)行研制設(shè)計(jì)各種電阻應(yīng)變式傳感器。本文主要介紹研制設(shè)計(jì)各種低溫電阻應(yīng)變式傳感器時(shí)應(yīng)注意幾個(gè)問(wèn)題,以供參考。 

二、制作低溫電阻應(yīng)變式傳感器應(yīng)注意若干問(wèn)題 

低溫電阻應(yīng)變式傳感器基本結(jié)構(gòu)形式與同類(lèi)常溫用電阻應(yīng)變式傳感器基本相同,選材、應(yīng)用工藝等方面應(yīng)低溫應(yīng)用環(huán)境特殊性來(lái)加以選擇,通常應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。 

、傳感器彈性體設(shè)計(jì)和材料選擇 

低溫電阻應(yīng)變式傳感器彈性體設(shè)計(jì)準(zhǔn)則基本與各類(lèi)高溫用電阻應(yīng)變式傳感器相同。傳感器精度要求,使用壽命及輸出靈敏度等,彈性體應(yīng)變量一般控制 800~1500 m m/m 范圍內(nèi)。各種典型彈性體結(jié)構(gòu)計(jì)算式列于表 1 。 

彈性體材料,要求其低溫范圍內(nèi),具有良好彈性,高抗拉強(qiáng)度,高疲勞壽命以及低溫下不發(fā)生脆性斷裂等。,一般來(lái)說(shuō)常溫用彈性體材料大都可以選用。但目前,壓力傳感器常選用不銹鋼、鋁合金、鈹青銅及殷鋼等,而引伸計(jì)等傳感器可選用鈹青銅、鈦合金等材料。 

、低溫電阻應(yīng)變片 

低溫應(yīng)變片是低溫電阻應(yīng)變式傳感器關(guān)鍵敏感元件,其性能影響著傳感器各項(xiàng)性能指標(biāo)。低溫應(yīng)變片通常是由基底、敏感柵、膠粘劑及覆蓋層等部分組成。各組成元件材料性能又直接影響著低溫應(yīng)變片基本性能。

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