Тензорезистор

(56) Авторское свидетельство СССРВ 1311357, кл. 6 01 В 7/16, 1985.Авторское свйдетельство СССРИзобретение, относится к измерению и контролю механических величин,.в частно- сти к контролю напряженного состояйия и усилий в.бетонных и:железобетонных конструкциях, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве при прмктировании.изделий и сооружений, их стендовых и натурных испытаниях, а так-. же в процесае их изготвлеиия и эксплуатации, что особенно важно для районов вечной мВрзлотм.Иавестны различные датчики напряженного сесаииаа в бетоне на основе металлических теизореэисторов.Однако такие.тензорезисторы на долговечны в бетоне и потому не позволяют стабильно и роиз водить изме ре ния в бетоне при их применении без специальных устройств, защищакицих тензореэисторы от непосредственного соприкосновения(57) Изобретение относится к измерению и контролю механических величин, в частности к контролю напряженного состояния в бетонных конструкциях тенэорезисторами. Цель изобретения - повышение долговечности и стабильности измерения деформации в бетоне в экстремальных климатических условиях, Тензорезистор, содержащий подложку из силикатного стекла и размещенный на ней чувствительный элемент из моносульфида самария, дает воэможность измерять объемные напряжения в бетоне при его заливке и отвердевании при отрицательных и быстроменяющихся температурах в объектах, содержащих связанную воду, 3 ил. с бетоном, Из-за наличия таких устройств нельзя непосредственно измерять объемные деформации в бетоне в малых областях - порядка 1 мм,зИзвестен тензорезистор с чувствительным.элементом из моносульфида самария (ЯаЯ), напыленным на металлическую подложку с диэлектрической пленкой, Выходной сигнал датчиков с такими тензорезисторами на 1 - 2 порядка выше, чем с металлическими.Однако вследствие агрессивности среды в незатвердевшем бетоне, а.также резких перепадов температур в экстремальных климатических условиях такие тензорезисторы разрушаются в процессе затвердевания бетона, Кроме того, подложка оказывает армирующее воздействие насистему бетон - датчик и искажает поле измеряемых напряжений. Все это снижает стабильность. измерения,Целью изобретения является повышение долговечности и стабильности измерения деформации в бетоне в экстремальныхклиматических условияхУказанная цель достигается тем, что втензорезисторе на основе ЗщЯ подложка. выполнена из силикатного стекла, что имеетпринципиальное значение. Малая жесткость датчиков вследствие небольшого модуля упругости стекла и согласованный сбетоном коэффициент линейного расширения позволяют не вносить искажений вполе напряжений бетонных конструкций.Кроме того, привлекает доступность и дешевизна выпускаемых промышленностьютонких покровных стекол. Главным же является обнаруженная авторами живучестьмоносульфида самария на стекле в бетоне(фиг.,1). Именно в контакте с силикатнымстеклом, с одной стороны, и с.бетоном, сдругой, этот полупроводниковый материалпроявил наибольшую стабильность электрического сопротивления, что позволило избежать защитных покрытий,На фиг. 1 представлена зависимостьэлектросопротивления предлагаемого тензорезистора, помещенного в бетоне, от времени; на фиг. 2 - датчик локальныхобъемных напряжений в бетоне в условияхбыстроменяющихся температур, выполненный на основе предлагаемого тензорезистора; нэ фиг. 3 - график зависимостиобъемного напряжения от температуры вбетоне.Тензореэистор содержит тензочувствительный слой 1, контактные площадки 2,термопару.3, токовводы 4, подложку 5.. Нэ фиг, 3 приведены снятые.с помощьюдатчика зависимости (кривые и Щ величины обьемного напряжения от температурыв бетонном тесте (цемент, песок, вода в весовом отношении 1: 1,09.; 0,35, соответственно) и в грунте 2 (песок, вода, всоотношении 2,09: 0,35) при понижениитемпературы,П р и м е р, Была изготовлена партиядатчиков 12 шт, для измерения величины(фиг; 2), На подложку из силикатного стекламетодом испарения в вакууме был нанесентенэочувствительный слой из. ЗаЗ допированного гадолинием и контактные площадки из константана. Сопротивления резибто":.ров 200 5 Ом. Размеры подложки 1,5 х 1 х 0,15 мм. На одну из контактных площадок была напаяна термопара медь - 5 константан, Барорезистор датчика калибровэлся с помощью задатчика давления МП в интервале давлений от атмосферного до 600 атмосфер при температурах+20 С и 0 С и газовой камеры до давлений 150 ат мосфер при температуре -50 С. При всехтемпературах чувствительность датчика к давлению была 1,0 10 МПа . Тарирование датчиков по температурному коэффициенту сопротивления и эксперименты по 15 определению объемных напряжений проводились при естественно низких температурах в климатической камере фирмы "Фойтрон" ГДР типа 3101-01 в диапазоне температур +20 - -50 ОС. Температурный 20 коэффициент сопротивления барорезисторов равнялся 1,1 10 град . Следует отметить, что температурные и барические зависимости логарифма сопротивления резисторов линейны в рассматриваемом 25 интервале температур и давлений, так чточувствительности по давленИю и температуре сохраняют свою величину во всем рабочем диапазоне. Датчик подключался в компьютерно-измерительной системе "Ак самит". Датчики показали свою работоспособность во влажных дисперсных средах бетон, грунт) в указанном диапазоне температур (фиг. 3). Количественные величины и ход кривых соответствует расчетам, Других 35 датчиков; позволяющих проводить анало. гичные измерения (измерение объемныхнапряжений в области порядка 1 мм) в настоящее время йе существует. 8 процессе испытаний удалось впервые снять кривые 40 температурных зависимостей локальныхобъемных.напряжений вбетонном тесте, бетоне и грунте при естественно низких температурах (до -50 ОС).Формула изобретения 45 Тензорезистор, содержащий подложкуи размещенный на ней чувствительный элемент из моносульфидэ самария, о т л и ч аю щ и й с я тем. что, с целью повышения долговечности и стабильности измерения 50 деформаций в бетоне в экстремальных климатических условиях, подложка выполнена из силикатного стекла.1717946 Составитель В, КаминскийРедактор Н. Лазоренко Техред М;Моргентал. Ко ор Н. Ревс КНТ СССР ород, ул. Гагарина, 101 ский комбинат "Патент" оизводственно-и аказ 869 ВНИИПИ.-гоФАЗ Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям и 113035, Москва, Ж; Раушская наб., 4/5