Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 28. 13 juli 1946 - Statisk och dynamisk spänningsmätning med resistiva trådtöjningsgivare, av Torbjörn Karlén och Torsten Ljungström
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
682
TEKNISK TIDSKRIFT
vara lätta att montera. Då deras tjocklek uppgår
till endast några tiondels millimeter, kunna de
anbringas även på sådana ställen, där varje annan
mätanordning är otänkbar, t.ex. på propellerblad.
Härtill kommer att de, utnyttjade på rätt sätt,
tilllåta uppnående av nästan hur stor känslighet och
noggrannhet som helst, och för själva givarnas
del synes ingen frekvensbegränsning föreligga.
Trådtöjningsgivarens princip och konstruktion
Den metalliska töjningsgivaren grundar sig i
princip på det faktum, att en ledare, som utsättes
för dragning eller tryck, ändrar sin resistans, och
denna förändring är under vissa förhållanden
proportionell mot töjningen av ledaren. Förlänges
en metalltråd minskar samtidigt dess tvärsektion
på grund av kontraktionen. Låt oss till en början
anta att resistansändringen helt förorsakas av
trådens geometriska formförändring.
Resistan-sen R är
om I är trådens längd, cl dess diameter och C en
konstant. Härav erhålles
AR _ Al Ad
R ~ l ~ d
men emedan
Ad Al
T = l
där }x är Poissons konstant för trådmaterialet,
får man
där k, som uttrycker förhållandet mellan relativa
resistansändringen och relativa längdändringen
(dvs. töjningen), betecknas som resistansens
töj-ningskänslighet.
Poissons konstant har för de flesta metaller
värden omkring 0,25—0.4. Utgår man härifrån,
borde töjningskänsligheten teoretiskt ligga mellan
+ 1,5 och + 1,8. Mätningar ge emellertid för
olika material värden från +5,1 till —12,1.
Resistansändringen kan då tydligen ej helt
återföras på geometriska förhållanden, utan
dessutom måste det föreligga en genom deformationen
framkallad ändring av specifika
ledningsförmågan. Detta är ett hittills outforskat område, men
man vet, att töjningskänsligheten varierar något
med såväl värmebehandling som
kallbearbetning, att den hos vissa material är instabil och
att hos andra sambandet mellan
motstånds-ändring och töjning ej är linjärt och i vissa fall
även behäftat med hysteresis.
Av ett för tillverkning av töjningsgivare
lämpligt material måste man fordra högsta möjliga
konstans och stabilitet hos faktorn k. I praktiken
ha två typer av metallegeringar kommit till
användning. Den ena är en kopparnickellegering,
såsom konstantan (45 % Ni, 55 % Cu) eller de
amerikanska advance och copel med k æ 2, den
andra är en järnnickellegering såsom den
amerikanska isoelastic (36 % Ni, 8 % Cr, 0,5 % Mo,
52 % Fe), så benämnd på grund av sina goda
fjäderegenskaper, med k æ 3,6. Den senare har
genom sin nästan dubbelt så stora
töjningskäns-lighet en stor fördel framför den förra, vartill
kommer, att den har mer än dubbelt så högt
specifikt motstånd (resistansen per meter tråd
0,025 mm i diameter är för konstantan ca
1 000 ohm, för isoelastic ca 2 200 ohm). Däremot
har resistansen hos isoelastictråd omkring 50
gånger så stort temperaturberoende som hos
konstantantråd, och de omnämnda egenskaperna
hänvisa de båda trådmaterialen till olika
användningsområden, vartill vi senare återkomma.
Den töjningskänsliga motståndstråden måste
bringas att delta i den undersökta ytans rörelser.
Av avgörande betydelse för konstruktion och
utveckling av metalliska töjningsgivare var
upptäckten att en mycket tunn metalltråd kan bindas
så kraftigt vid en metallyta av ett plastiskt lim,
såsom zaponlack, att den förmår troget följa
ytans töjningar. Dessa överföras genom
skjuvspänningar i limmet, och trots att limmet självt
måste undergå vissa skjuvdeformationer uppstår
varken efterverkan eller hysteresis, såsom bevisas
av praktiska jämförelser mellan elektriska
töj-ningsmätare av denna typ och noggranna
mekaniska tensometrar. Orsaken härtill ligger främst
i att trådens diameter är så liten, endast några
hundradels millimeter: den verksamma delen av
limmet har mycket större tvärsektion än tråden,
och bindeytan mellan limmet och tråden är
också mycket större än trådens tvärsnitt.
Jämförelsen med armerad betong ligger nära till
hands. Den i limmet inbäddade tråden är i stånd
att följa det underliggande materialet under
tryckpåkänning utan att bucklas eller knäckas,
och vid dragning över trådens sträckgräns tvingas
den att kontrahera sig likformigt efter hela sin
längd och hindras därigenom att brista. Genom
att tråden på detta sätt i varje punkt är intimt
fästad till den underliggande metallytan ernår
man dels att töjningskänsligheten k blir
densamma för dragning och tryck, och dels att
resistansen återgår till begynnelsevärdet sedan töjningen
upphört, även om trådens sträckgräns skulle ha
överskridits. I handeln befintliga töjningsgivare
tåla sålunda enligt uppgift töjningar upp till 1 %
utan att begynnelseresistansen ändras.
Prov som utförts av oss med 0,05 mm tjock
lackerad konstantantråd ha visat att det är
relativt enkelt att tillverka en fullgod töjningsgivare
genom att på den undersökta, polerade metallytan
spänna upp tråden och fästa den med zaponlack.
För praktiskt bruk är det dock i allmänhet
alltför omständligt att utgå från själva
motståndstråden vid anbringandet av givaren. Kommersiellt
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
