电阻应变片

电阻应变片贴片技巧公开

电阻应变片贴片技巧公开

目前市面上流行的称重传感器，高压力传感器以及扭矩传感器都是贴片工艺制造的也就是粘贴电阻应变片。电阻应变片贴的好坏影响传感器的特性，不如精度，输出信号大小等，如果粘贴的不好，传感器也就是一个次品无法在进行下一步的工艺。因此可以说传感器最关键最基本的一步就是粘贴电阻应变片。（电阻应变片的组成及工艺原理请参见我司撰写的其他文章）。上次“扭矩传感器技术公开”的这一文章上也大致的说了下贴片的重要性。故此，着重用一篇文章来介绍如何贴电阻应变片。下面的介绍中我以实验的方式向大家介绍这一工艺。如有其他问题也可以与我司人员联系。 一、实验目的

１．了解应变片的测量原理、结构、种类；

２．掌握应变片的粘贴技术及质量检查与防潮方法。 二、实验原理（应变片）

在机械工程测试技术中，广泛应用电阻应变片，因为它能准确地测量各种力参数。对于应变片的正确选取和粘贴质量的好坏，将直接影响应变片的性能和测量的准确性。 （一）应变片的分类

应变片可分为金属式和半导体式两大类： 金属式：丝式、箔式、薄膜式； 半导体式：薄膜式、扩散式。

根据基底材料不同又可分为纸基、胶基和金属片基等。 （二）基底材料

基底材料要满足如下要求：机械强度高，粘贴容易，电绝缘性好，热稳定性好，抗潮湿性能好，挠性好（能够粘贴在曲率半径很小的曲面上），无滞后和蠕变。

1．胶基：是由有机聚合材料的薄片作为基底的称为胶基应变片；（1）酚醛、环氧树脂基底（箔式片居多），它具有良好的耐热和防潮性能，使用温度达成180℃，并且长时间稳定性好；（2）聚酰亚胺基底，使用温度-260℃～400℃，绝缘性能好，因此可以做得很薄，通常为0.025mm，应变片的柔韧性好；（3）石棉、玻璃纤维增强塑料作基底，主要在高温下使用。 （三）敏感元件材料

对敏感材料的要求：灵敏度K。在尽可能大的应变范围内是常数；K。尽可能大；具有足够的热稳定性；电阻系数高且受温度变化的影响小；在一定的电阻值要求下，电阻系数越高，电阻丝的长度越短，因此可以减小电阻应变片的尺寸。

康铜是用得最广泛的电阻应变片敏感材料，康铜的K。值对应变的稳定性非常好，不但在弹性变形的范围内K。保持常数，在进入塑性范围后K。仍基本上保持常数，故测量范围大。康铜具有足够小的电阻温度系数，使测量时因温度变化而引起的误差较小；康铜的电阻系数很大，便于做成电阻值大而尺寸小的电阻应变片。我国制造的电阻应变片绝大部分以康铜为敏感材料。除康铜外还有镍铬铁合金、镍铬合金等 （四）应变片的主要参数

1、几何尺寸：基长l——沿敏感栅金属丝轴线方向上能承受应变的有效长度，基宽b——与金属丝轴线垂直方向上敏感外侧之间的距离；

２．电阻值：它是指应变片既没有粘贴，又不受外力作用的条件下，在室温中测量的原始电阻值。目前应变片的规格已成为标准系列化，目前我国生产的应变片名义阻值一般为120Ω，此外，还有60、80、240Ω等；

３．灵敏度 S：当应变片粘贴在试件上之后，在沿应变片轴线方向的单向载荷作用下，应变片的电阻变化率与被敏感栅覆盖下的试件表面上的轴向应变的比值称为应变片的灵敏度S

４．绝缘电阻：指敏感栅与被测试件之间的绝缘电阻；

５．允许电流：当应变片接入测量电路后，敏感栅中流过一定的电流，使应变片产生温升，一般在静态测量中允许电流为25mA，在动态测量中允许电流为75～100mA。

三、实验仪器和设备

传感器试件 1个 数字万用表 1块 应变片 1组 惠斯顿电桥 1台 电阻应变片特用胶 1瓶 划线针 1把 丙酮（滴瓶装） 1瓶 胶带 1卷 镊子 1支 脱脂棉 若干 小螺丝刀 1支 聚四氟乙烯薄膜 若干 钢板尺 1支 细砂布 若干 高度尺 1把 应变片样本 1册

四、实验内容及步骤

仔细观察电阻应变片的样品，区别纸基、胶基等应变片及其结构，特别注意应变片在粘贴时的正反面区别。

（一）应变片的选择

１．根据试件大小、工作温度和受力情况，选取合适的应变片；

２．用5～10倍的放大镜选择没有短路、断路、汽泡等缺陷，并且要求表面平整、丝栅排列均匀的应变片；

３．量出所选取应变片的阻值，使阻值相近的应变片放在一起，应保证同组各应变片的阻值差不超过0.5Ω，这样在测量时容易调整平衡。

（二）试件的表面处理与划线

图2—1试件的打磨与定位 图2—2粘贴应变片后的试件 １．预清洗：根据试件的表面状况进行预清洗，一般采用有机溶剂脱脂除渍；

２．除锈、粗化：一般多采用砂布打磨法，除掉试件表面的锈渍使其露出新鲜的金属表层，以便使胶液充分浸润以提高粘贴强度。用细砂布沿着与所测应变轴线成方向交叉轻度打磨，使试件表面呈细密、均匀新鲜的交叉网纹状,这样有利于充分传递应变，打磨面要大于应变片的面积（图2—1）；

３．划定位基准线：根据应变片尺寸，利用钢板尺、高度尺、划线针或硬质铅笔划出确定应变片粘贴位置的定位基准线。划线时，不要划到应变片覆盖范围内（图2—2）；

４．清洗：一般采用纯度较高的无水乙醇、丙酮等，用尖镊子夹持脱脂棉球蘸少量的丙酮粗略地洗去打磨粉粒，然后用无污染的脱脂棉球蘸丙酮仔细地从里向外擦拭粘贴表面，擦一次转换一个侧面再擦，棉球四

面都用过，更换新棉球用同样的方法擦洗，直到没有污物和油渍为止。应变片背面也要轻轻擦拭干净，干燥后待用。 （三）粘贴

在无灰尘的条件下，用清洗过的小螺丝刀蘸取少量KH—501（或502）胶液，在清洗好的试件粘贴表面和应变片背面单方向涂上薄而均匀的一层胶液(单方向涂抹，以防产生汽泡)，放置少许时间，待涂胶的试件和应变片上胶液溶剂挥发还带有粘沾性时，将应变片涂胶一面与试件表面贴合，并注意应变片的定位标应与试件上的定位基准线对齐。在贴好的应变片上覆盖一层聚四氟乙烯薄膜用手指单方向轻轻按压，将余胶和气泡挤出压平。手指按压时不要相对试件错动，按压3～5分钟后，放在室温下固化待用。 （四）接桥

１．将干燥固化后的应变片用数字万用表检查有无短路、断路现象，并测出应变片与试件之间的绝缘电阻，长期测量大于500 MW，临时测量大于20MW。本实验属于短期测量，达到20MW ～100 MW以上即可。低于20MW将会严重影响到稳定性，达不到要求的应当重新贴片； ２．检查无误后，按图1—3焊接成半桥或全桥；

图2—3 （a）串联半桥 (b) 半桥 (C) 全桥 ３．用万用表检查绝缘及通路；

４．用惠斯顿电桥或数字万用表测量两臂（半桥：AB、BC）或两对角（全桥：AC、 BD），检查其阻值是否大致相等，最好不超过0.5W，否则应变仪不易调平衡。 五、密封、防潮

密封、防潮措施是为了保护粘贴后的应变片避免受到机械损坏，在使用过程中不受环境温度变化的影响，保持良好的绝缘性能。用石腊涂料（石腊40 ~ 45%、松香30 ~ 35%、凡士林15%、机油少许），或其它密封涂料涂于试件表面，起到防水、防潮、绝缘作用。

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