2.1.2.3应变片的常用材料及粘贴技术 1)常用材料 1.4YC3:4YC3是Fe-Cr-A系550℃高应变电阻合金,其电阻率高,电阻温度系数低,热稳 定性好,主要用于工作温度三550℃的电阻应变计。 II.4YC4:4YC4是Fe-Cr-A1系750℃高温应变电阻合金,其电阻率高、电阻温度系数低, 尤其是在600℃以上有较好的热输入和重现性低的零飘。合金主要用作工作温度≡750℃的 电阻应变计,用于大型汽轮机、航空、原子反应堆等领域中静态和准静态测量 II.4YC8:4YC8铜镍锰钴合金精密箔材,专用于高精度箔式电阻应变计,其温度自补偿 性能及其它技术指标符合《电阻应变计》标准规定的A级产品质量要求。箔材平均热输出系 数ct<1με/℃,用它制成箔式应变计可以在钛合金、普通钢、不锈钢、铝合金、镁合金 等多种材料制成的试件上达到良好的温度自补偿效果,优于国外同类合金箔材,技术性能 达到国外先进水平。 4YC9:4YC9是NMo系500℃自补偿应变电阻合金,它的p值高,电阻温度系数小, 热输出、热稳定性好,适用于制作在≡500℃工作的自补偿电阻应变计。 2)应变片的粘贴工艺步骤 应变片的检査与选择首先要对采用的应变片进行外观检査,观察应变片的敏感栅是 否整齐、均匀,是否有锈斑以及短路和折弯等现象。其次要对选用的应变片的阻值进行测 量,阻值选取合适将对传感器的平衡调整带来方便
2.1.2.3 应变片的常用材料及粘贴技术 1) 常用材料 I. 4YC3：4YC3是Fe-Cr-Al系550℃高应变电阻合金，其电阻率高，电阻温度系数低，热稳 定性好，主要用于工作温度≦550℃的电阻应变计。 II. 4YC4：4YC4是Fe-Cr-Al系750℃高温应变电阻合金，其电阻率高、电阻温度系数低， 尤其是在600℃以上有较好的热输入和重现性低的零飘。合金主要用作工作温度≦750℃的 电阻应变计，用于大型汽轮机、航空、原子反应堆等领域中静态和准静态测量。 III. 4YC8：4YC8铜镍锰钴合金精密箔材，专用于高精度箔式电阻应变计，其温度自补偿 性能及其它技术指标符合《电阻应变计》标准规定的A级产品质量要求。箔材平均热输出系 数ct<1με／℃，用它制成箔式应变计可以在钛合金、普通钢、不锈钢、铝合金、镁合金 等多种材料制成的试件上达到良好的温度自补偿效果，优于国外同类合金箔材，技术性能 达到国外先进水平。 4YC9：4YC9是Ni-Mo系500℃自补偿应变电阻合金，它的ρ值高，电阻温度系数小， 热输出、热稳定性好，适用于制作在≦500℃工作的自补偿电阻应变计。 2) 应变片的粘贴工艺步骤 I. 应变片的检查与选择 首先要对采用的应变片进行外观检查，观察应变片的敏感栅是 否整齐、均匀，是否有锈斑以及短路和折弯等现象。其次要对选用的应变片的阻值进行测 量，阻值选取合适将对传感器的平衡调整带来方便
II.试件的表面处理为了获得良好的粘合强度,必须对试件表面进行处理,清除试件表 面杂质、油污及疏松层等。一般的处理办法可采用砂纸打磨,较好的处理方法是采用无油 喷砂法,这样不但能得到比抛光更大的表面积,而且可以获得质量均匀的结果。为了表面 的清洁,可用化学请洗剂如氯化碳、丙酮、甲苯等进行反复清洗,也可采用超声波清洗 值得注意的是,为避免氧化,应变片的粘贴尽快进行。如果不立刻贴片,可涂上一层凡士 林暂作保护 II.底层处理为了保证应变片能牢固地贴在拭件上,并具有足够的绝缘电阻,改善胶 接性能,可在粘贴位置涂上一层底胶。 Ⅳ.贴片将应变片底面用清洁剂清洗干净,然后在拭件表面和应变片底面各涂上 层薄而均匀的粘合剂。待稍干后,将应变片对准划线位置迅速贴上,然后盖一层玻璃纸, 用手指或胶锟加压,挤出气泡及多余的胶水,保证胶层尽可能薄而均匀 V.固化粘合剂的固化是否完全,直接影响到胶的物理杋械性能。关键是要掌握好温 度、时间和循环周期。无论是自然干燥还是加热固化都要严格按照工艺规范进行。为了防 止强度降低、绝缘破坏以及电化腐蚀,在固化后的应变片上应涂上防潮保护层,防潮层 般可采用稀释的粘合胶 Ⅵ.粘贴质量检査首先是从外观上检査粘贴位置是否正确,粘合层是否有气泡、漏粘 破损等。然后是测量应变片敏感栅是否有断路或短路现象以及测量敏感栅的绝缘电阻。 Ⅶ.引线焊接与组桥连线检查合格后既可焊接引出导线,引线应适当加以固定。应 变片之间通过粗细合适的漆包线连接组成桥路。连接长度应尽量一致,且不宜过多
II.试件的表面处理 为了获得良好的粘合强度，必须对试件表面进行处理，清除试件表 面杂质、油污及疏松层等。一般的处理办法可采用砂纸打磨，较好的处理方法是采用无油 喷砂法，这样不但能得到比抛光更大的表面积，而且可以获得质量均匀的结果。为了表面 的清洁，可用化学请洗剂如氯化碳、丙酮、甲苯等进行反复清洗，也可采用超声波清洗。 值得注意的是，为避免氧化，应变片的粘贴尽快进行。如果不立刻贴片，可涂上一层凡士 林暂作保护。 III. 底层处理 为了保证应变片能牢固地贴在拭件上，并具有足够的绝缘电阻，改善胶 接性能，可在粘贴位置涂上一层底胶。 Ⅳ. 贴片 将应变片底面用清洁剂清洗干净，然后在拭件表面和应变片底面各涂上一 层薄而均匀的粘合剂。待稍干后，将应变片对准划线位置迅速贴上，然后盖一层玻璃纸， 用手指或胶锟加压，挤出气泡及多余的胶水，保证胶层尽可能薄而均匀。 Ⅴ. 固化 粘合剂的固化是否完全，直接影响到胶的物理机械性能。关键是要掌握好温 度、时间和循环周期。无论是自然干燥还是加热固化都要严格按照工艺规范进行。为了防 止强度降低、绝缘破坏以及电化腐蚀，在固化后的应变片上应涂上防潮保护层，防潮层一 般可采用稀释的粘合胶。 Ⅵ. 粘贴质量检查 首先是从外观上检查粘贴位置是否正确，粘合层是否有气泡、漏粘、 破损等。然后是测量应变片敏感栅是否有断路或短路现象以及测量敏感栅的绝缘电阻。 Ⅶ. 引线焊接与组桥连线 检查合格后既可焊接引出导线，引线应适当加以固定。应 变片之间通过粗细合适的漆包线连接组成桥路。连接长度应尽量一致，且不宜过多
2.1.3电阻应变计的型号及选用 2.1.3.1型号的编排规则 电阻应变计型号的编排规则如下:类别、基底材料种类、标准电阻-—敏感栅长度、敏 感栅结构形式、极限工作温度、自补偿代号(温度和蠕变补偿)及接线方式。如BF350 3A80(23)N6-X的含义是 I.B:表示应变计类别(B∷:箔式;T:特殊用途;z:专用(特指卡玛箔)) ⅠI.F:表示基底材料种类(B:玻璃纤维増强合成树脂;F:改性酚醛;A:聚酰亚胺;E:酚醛 缩醛;Q:纸浸胶;J:聚氨酯); II.350:表示应变计标准电阻; IV.3表示敏感栅长度(mm) V.A表示敏感栅结构形式; VI.80表示极限工作温度(℃C); VII.23表示温度自补偿或弹性模量自补偿代号(9:用于钛合金;M23:用于铝合金;11:用 于合金钢、马氏体不锈钢和沉淀硬化型不锈钢;16:用于奥氏体不锈钢和铜基材料;23:用于 铝合金;27:用于镁合金;); ⅥI.N6表示蠕变自补偿标号(蠕变标号:T8,T6,T4,T2,T0,T1,T3,T5,N2,N4,N6, N8,NO,N1,N3,N5,N7,N9); ⅨX.X表示接线方式(X标准引线焊接方式D点焊点;C焊端敞开式;U:完全敞开式,焊 引线F完全敞开式,不焊引线;Ⅹ**特殊要求焊圆引线,*表示引线长度;BX*:特殊 要求焊扁引线,*表示引线长度;Q*:焊接漆包线,*表示引线长度;G**焊接高温引 线,**表示引线长度)
2.1.3 电阻应变计的型号及选用 2.1.3.1 型号的编排规则 电阻应变计型号的编排规则如下：类别、基底材料种类、标准电阻---敏感栅长度、敏 感栅结构形式、极限工作温度、自补偿代号（温度和蠕变补偿）及接线方式。如B F 350 -- 3 AA 80 （23） N6 – X的含义是： I. B:表示应变计类别(B:箔式;T:特殊用途;Z:专用(特指卡玛箔))； II. F:表示基底材料种类(B:玻璃纤维增强合成树脂;F:改性酚醛;A:聚酰亚胺;E:酚醛 -缩醛;Q:纸浸胶;J:聚氨酯)； III. 350:表示应变计标准电阻 ； IV. 3表示敏感栅长度（mm）； V. AA表示敏感栅结构形式； VI. 80表示极限工作温度（℃）； VII. 23表示温度自补偿或弹性模量自补偿代号(9:用于钛合金; M23:用于铝合金;11:用 于合金钢、马氏体不锈钢和沉淀硬化型不锈钢;16:用于奥氏体不锈钢和铜基材料;23:用于 铝合金;27:用于镁合金;)； VIII. N6表示蠕变自补偿标号(蠕变标号:T8，T6，T4，T2，T0，T1,T3,T5,N2，N4，N6， N8，N0，N1，N3，N5，N7，N9)； Ⅸ. X表示接线方式(X:标准引线焊接方式;D:点焊点;C:焊端敞开式;U:完全敞开式，焊 引线;F:完全敞开式，不焊引线；X**:特殊要求焊圆引线，**表示引线长度；BX**：特殊 要求焊扁引线，**表示引线长度；Q**: 焊接漆包线，**表示引线长度；G**:焊接高温引 线，**表示引线长度)
2.1.3.2应变计的自动补偿及其选用 1)温度补偿及选用 应变计安装在具有某一线膨胀系数的试件上,试件可以自由膨胀并不受外力作用,在缓慢 升(或降)温的均匀温度场内,由温度变化引起的指示应变称为热输出。热输出是由应变 计敏感栅材料的电阻温度系数和敏感栅材料与被测试件材料之间线膨胀系数的差异共同作 用、迭加的结果,可由以下公式表示: t=[(at/k)+βe-βg]]△t(2-1-2) 式中at、βg分别为应变计敏感栅材料的电阻温度系数(1/C)和线膨胀系数(1/C),K为应变 计的灵敏系数,βe为试件的线膨胀系数(1/C),△t为偏离参考温度的温度变化量(C)。热输 出是静态应变测量中最大的误差源,而且应变计的热输出分散随着热输出值的增大而增大. 当测试环境存在温度梯度或瞬变时,这种差异就更大。因此,理想的情况是应变计的热输出 值超于零,满足这一要求的应变计称为温度自补偿应变计。 通过调整合金成配比,改变冷轧成型压缩率以及适当的热处理,可以使敏感栅材料的内部 晶体结构重新组合,改变其电阻温度系数,从而使应变计的热输出超过零,实现对弹性元件 的温度自补偿。一般应从以下四个方面进行选择 Ⅰ.目前应变计常用的温度自补偿系数有:9、11、16、23、27。其中“9”用于钛合金 “11”用于合金铜、马氏不锈钢和沉淀硬化型不锈钢;“16”用于奥氏不锈钢和铜基材料: “23”用于铝合金;“27”用于镁合金。 ∏.当温度自补偿应变计与测试件材料匹配时,在补偿温度范围内,热输出误差较小 Ⅲ.当温度自补偿应变计所要求使用材料的线膨胀系数与测试件材料有微小差异时,应选 用两片或四片应变计组成半桥或全桥,以消除热输出带来的影响 Ⅳ采用1/4桥路进行应力测量时,除安装在试件表面的工作应变计外,还应在与测试材 料相同的补偿块上安装相同批次的应变计作为补偿片,并与工作片处于相同的环境条件下, 这两片应变计分别接在惠斯通电桥的相临桥臂,以消除热输出的影响
2.1.3.2 应变计的自动补偿及其选用 1) 温度补偿及选用 应变计安装在具有某一线膨胀系数的试件上，试件可以自由膨胀并不受外力作用，在缓慢 升（或降）温的均匀温度场内，由温度变化引起的指示应变称为热输出。热输出是由应变 计敏感栅材料的电阻温度系数和敏感栅材料与被测试件材料之间线膨胀系数的差异共同作 用、迭加的结果，可由以下公式表示： ξ t=[(αt/k)+βe-βg]]△t (2-1-2) 式中αt、βg分别为应变计敏感栅材料的电阻温度系数(1/C)和线膨胀系数(1/C),K为应变 计的灵敏系数,βe为试件的线膨胀系数(1/C),△t为偏离参考温度的温度变化量(C)。热输 出是静态应变测量中最大的误差源,而且应变计的热输出分散随着热输出值的增大而增大. 当测试环境存在温度梯度或瞬变时,这种差异就更大。因此，理想的情况是应变计的热输出 值超于零，满足这一要求的应变计称为温度自补偿应变计。 通过调整合金成配比，改变冷轧成型压缩率以及适当的热处理，可以使敏感栅材料的内部 晶体结构重新组合，改变其电阻温度系数,从而使应变计的热输出超过零，实现对弹性元件 的温度自补偿。 一般应从以下四个方面进行选择： Ⅰ.目前应变计常用的温度自补偿系数有:9、11、16、23、27。其中“9”用于钛合金； “11”用于合金铜、马氏不锈钢和沉淀硬化型不锈钢；“16”用于奥氏不锈钢和铜基材料； “23”用于铝合金；“27”用于镁合金。 Ⅱ.当温度自补偿应变计与测试件材料匹配时，在补偿温度范围内，热输出误差较小。 Ⅲ.当温度自补偿应变计所要求使用材料的线膨胀系数与测试件材料有微小差异时，应选 用两片或四片应变计组成半桥或全桥，以消除热输出带来的影响。 Ⅳ.采用1/4桥路进行应力测量时，除安装在试件表面的工作应变计外，还应在与测试材 料相同的补偿块上安装相同批次的应变计作为补偿片，并与工作片处于相同的环境条件下， 这两片应变计分别接在惠斯通电桥的相临桥臂，以消除热输出的影响
2)蠕变自补偿及选用 传感器弹性元件因其材料的滞弹性效应而存在固有微蠕变特性,表现为传感器的输出随时 间增加而增加(正蠕变)。电阻应变计的基底和贴片用粘结剂具有一定的粘弹性,使应变 计的输出随时间的增加而减少;而敏感栅材料存在滞弹性效应使应变计输出随时间的増加 而增加,迭加后的结果是应变计在承受固定载荷时呈现或正或负的蠕变特性,其方向和数 值可以通过改变敏感栅结构设计、调整基底材料配比及关键工艺参数加以调节。在弹性体 确定后选择蠕变与弹性体固有蠕变数值相等但方向相反的应变计,就能对弹性体本身的不 完善性进行补偿。同理,对传感器制造过程中其他因素引入的蠕变误差也可以用此方法进 行调整,并把传感器的综合蠕变数值控制在最小范围内,这就是应变计蠕变补偿的基本原 理。我厂批量提供数十种形成蠕变梯度的应变计系列(相临标号之间蠕变相差0.01 0.015%‰F。S/30min)供传感器制造厂家选用。 般应从以下四个方面进行选择: 首次使用时,可选用一种或两种蠕变相差较大(不同蠕变标号)的应变计粘贴在弹性 体上,根据实测的综合蠕变大小和方向最终确定与传感器相匹配的蠕变标号。 ∏.对弹性体材料、结构相同的传感器来说,量程越小,蠕变越正,应选择蠕变越负的应 变计。 Ⅲ.不同弹性体材料具有不同的蠕变特性,应选用不同蠕变标号的应变计。 Ⅳ传感器的系统蠕变除与弹性体、应变计、粘结剂等主要因素有关外。还受密封结构 形式、防护胶、生产工艺参数等影响。但这种误差的量值和方向是可预知的,选择蠕变标 号时应一同考虑
2) 蠕变自补偿及选用 传感器弹性元件因其材料的滞弹性效应而存在固有微蠕变特性，表现为传感器的输出随时 间增加而增加（正蠕变）。电阻应变计的基底和贴片用粘结剂具有一定的粘弹性，使应变 计的输出随时间的增加而减少；而敏感栅材料存在滞弹性效应使应变计输出随时间的增加 而增加，迭加后的结果是应变计在承受固定载荷时呈现或正或负的蠕变特性，其方向和数 值可以通过改变敏感栅结构设计、调整基底材料配比及关键工艺参数加以调节。在弹性体 确定后选择蠕变与弹性体固有蠕变数值相等但方向相反的应变计，就能对弹性体本身的不 完善性进行补偿。同理，对传感器制造过程中其他因素引入的蠕变误差也可以用此方法进 行调整，并把传感器的综合蠕变数值控制在最小范围内，这就是应变计蠕变补偿的基本原 理。我厂批量提供数十种形成蠕变梯度的应变计系列（相临标号之间蠕变相差0.01- 0.015%F。S/30min ）供传感器制造厂家选用。 一般应从以下四个方面进行选择： Ⅰ.首次使用时，可选用一种或两种蠕变相差较大（不同蠕变标号）的应变计粘贴在弹性 体上，根据实测的综合蠕变大小和方向最终确定与传感器相匹配的蠕变标号。 Ⅱ.对弹性体材料、结构相同的传感器来说，量程越小，蠕变越正，应选择蠕变越负的应 变计。 Ⅲ.不同弹性体材料具有不同的蠕变特性，应选用不同蠕变标号的应变计。 Ⅳ.传感器的系统蠕变除与弹性体、应变计、粘结剂等主要因素有关外。还受密封结构 形式、防护胶、生产工艺参数等影响。但这种误差的量值和方向是可预知的，选择蠕变标 号时应一同考虑