電阻應(yīng)變片貼片技巧公開
目前市面上流行的稱重傳感器，高壓力傳感器以及扭矩傳感器都是貼片工藝制造的也就是粘貼電阻應(yīng)變片。電阻應(yīng)變片貼的好壞影響傳感器的特性，不如精度，輸出信號大小等，如果粘貼的不好，傳感器也就是一個次品無法在進行下一步的工藝。因此可以說傳感器*關(guān)鍵*基本的一步就是粘貼電阻應(yīng)變片。（電阻應(yīng)變片的組成及工藝原理請參見我司撰寫的其他文章）。上次“扭矩傳感器技術(shù)公開”的這一文章上也大致的說了下貼片的重要性。故此，著重用一篇文章來介紹如何貼電阻應(yīng)變片。下面的介紹中我以實驗的方式向大家介紹這一工藝。如有其他問題也可以與我司人員聯(lián)系。
一、實驗?zāi)康?/b>
１．了解應(yīng)變片的測量原理、結(jié)構(gòu)、種類；
２．掌握應(yīng)變片的粘貼技術(shù)及質(zhì)量檢查與防潮方法。
二、實驗原理（應(yīng)變片）
在機械工程測試技術(shù)中，廣泛應(yīng)用電阻應(yīng)變片，因為它能準(zhǔn)確地測量各種力參數(shù)。對于應(yīng)變片的正確選取和粘貼質(zhì)量的好壞，將直接影響應(yīng)變片的性能和測量的準(zhǔn)確性。
（一）應(yīng)變片的分類
應(yīng)變片可分為金屬式和半導(dǎo)體式兩大類：
金屬式：絲式、箔式、薄膜式；
半導(dǎo)體式：薄膜式、擴散式。
根據(jù)基底材料不同又可分為紙基、膠基和金屬片基等。
（二）基底材料
基底材料要滿足如下要求：機械強度高，粘貼容易，電絕緣性好，熱穩(wěn)定性好，抗潮濕性能好，撓性好（能夠粘貼在曲率半徑很小的曲面上），無滯后和蠕變。
1．膠基：是由有機聚合材料的薄片作為基底的稱為膠基應(yīng)變片；（1）酚醛、環(huán)氧樹脂基底（箔式片居多），它具有良好的耐熱和防潮性能，使用溫度達成180℃，并且長時間穩(wěn)定性好；（2）聚酰亞胺基底，使用溫度-260℃～400℃，絕緣性能好，因此可以做得很薄，通常為0.025mm，應(yīng)變片的柔韌性好；（3）石棉、玻璃纖維增強塑料作基底，主要在高溫下使用。
（三）敏感元件材料
對敏感材料的要求：靈敏度K。在盡可能大的應(yīng)變范圍內(nèi)是常數(shù)；K。盡可能大；具有足夠的熱穩(wěn)定性；電阻系數(shù)高且受溫度變化的影響?。辉谝欢ǖ碾娮柚狄笙?，電阻系數(shù)越高，電阻絲的長度越短，因此可以減小電阻應(yīng)變片的尺寸。
康銅是用得*廣泛的電阻應(yīng)變片敏感材料，康銅的K。值對應(yīng)變的穩(wěn)定性非常好，不但在彈性變形的范圍內(nèi)K。保持常數(shù)，在進入塑性范圍后K。仍基本上保持常數(shù)，故測量范圍大?？点~具有足夠小的電阻溫度系數(shù)，使測量時因溫度變化而引起的誤差較??；康銅的電阻系數(shù)很大，便于做成電阻值大而尺寸小的電阻應(yīng)變片。我國制造的電阻應(yīng)變片絕大部分以康銅為敏感材料。除康銅外還有鎳鉻鐵合金、鎳鉻合金等
（四）應(yīng)變片的主要參數(shù)
1、幾何尺寸：基長l——沿敏感柵金屬絲軸線方向上能承受應(yīng)變的有效長度，基寬b——與金屬絲軸線垂直方向上敏感外側(cè)之間的距離；
２．電阻值：它是指應(yīng)變片既沒有粘貼，又不受外力作用的條件下，在室溫中測量的原始電阻值。目前應(yīng)變片的規(guī)格已成為標(biāo)準(zhǔn)系列化，目前我國生產(chǎn)的應(yīng)變片名義阻值一般為120Ω，此外，還有60、80、240Ω等；
３．靈敏度 S：當(dāng)應(yīng)變片粘貼在試件上之后，在沿應(yīng)變片軸線方向的單向載荷作用下，應(yīng)變片的電阻變化率與被敏感柵覆蓋下的試件表面上的軸向應(yīng)變的比值稱為應(yīng)變片的靈敏度S
４．絕緣電阻：指敏感柵與被測試件之間的絕緣電阻；
５．允許電流：當(dāng)應(yīng)變片接入測量電路后，敏感柵中流過一定的電流，使應(yīng)變片產(chǎn)生溫升，一般在靜態(tài)測量中允許電流為25mA，在動態(tài)測量中允許電流為75～100mA。
三、實驗儀器和設(shè)備
傳感器試件 1個 數(shù)字萬用表 1塊
應(yīng)變片 1組 惠斯頓電橋 1臺
電阻應(yīng)變片特用膠 1瓶 劃線針 1把
丙酮（滴瓶裝） 1瓶 膠帶 1卷
鑷子 1支 脫脂棉 若干
小螺絲刀 1支 聚四氟乙烯薄膜 若干
鋼板尺 1支 細(xì)砂布 若干
高度尺 1把 應(yīng)變片樣本 1冊
四、實驗內(nèi)容及步驟
仔細(xì)觀察電阻應(yīng)變片的樣品，區(qū)別紙基、膠基等應(yīng)變片及其結(jié)構(gòu)，特別注意應(yīng)變片在粘貼時的正反面區(qū)別。
（一）應(yīng)變片的選擇
１．根據(jù)試件大小、工作溫度和受力情況，選取合適的應(yīng)變片；
２．用5～10倍的放大鏡選擇沒有短路、斷路、汽泡等缺陷，并且要求表面平整、絲柵排列均勻的應(yīng)變片；
３．量出所選取應(yīng)變片的阻值，使阻值相近的應(yīng)變片放在一起，應(yīng)保證同組各應(yīng)變片的阻值差不超過0.5Ω，這樣在測量時容易調(diào)整平衡。
（二）試件的表面處理與劃線
圖2—1試件的打磨與定位 圖2—2粘貼應(yīng)變片后的試件
１．預(yù)清洗：根據(jù)試件的表面狀況進行預(yù)清洗，一般采用有機溶劑脫脂除漬；
２．除銹、粗化：一般多采用砂布打磨法，除掉試件表面的銹漬使其露出新鮮的金屬表層，以便使膠液充分浸潤以提高粘貼強度。用細(xì)砂布沿著與所測應(yīng)變軸線成方向交叉輕度打磨，使試件表面呈細(xì)密、均勻新鮮的交叉網(wǎng)紋狀,這樣有利于充分傳遞應(yīng)變，打磨面要大于應(yīng)變片的面積（圖2—1）；
３．劃定位基準(zhǔn)線：根據(jù)應(yīng)變片尺寸，利用鋼板尺、高度尺、劃線針或硬質(zhì)鉛筆劃出確定應(yīng)變片粘貼位置的定位基準(zhǔn)線。劃線時，不要劃到應(yīng)變片覆蓋范圍內(nèi)（圖2—2）；
４．清洗：一般采用純度較高的無水乙醇、丙酮等，用尖鑷子夾持脫脂棉球蘸少量的丙酮粗略地洗去打磨粉粒，然后用無污染的脫脂棉球蘸丙酮仔細(xì)地從里向外擦拭粘貼表面，擦一次轉(zhuǎn)換一個側(cè)面再擦，棉球四面都用過，更換新棉球用同樣的方法擦洗，直到?jīng)]有污物和油漬為止。應(yīng)變片背面也要輕輕擦拭干凈，干燥后待用。
（三）粘貼
在無灰塵的條件下，用清洗過的小螺絲刀蘸取少量KH—501（或502）膠液，在清洗好的試件粘貼表面和應(yīng)變片背面單方向涂上薄而均勻的一層膠液(單方向涂抹，以防產(chǎn)生汽泡)，放置少許時間，待涂膠的試件和應(yīng)變片上膠液溶劑揮發(fā)還帶有粘沾性時，將應(yīng)變片涂膠一面與試件表面貼合，并注意應(yīng)變片的定位標(biāo)應(yīng)與試件上的定位基準(zhǔn)線對齊。在貼好的應(yīng)變片上覆蓋一層聚四氟乙烯薄膜用手指單方向輕輕按壓，將余膠和氣泡擠出壓平。手指按壓時不要相對試件錯動，按壓3～5分鐘后，放在室溫下固化待用。
（四）接橋
１．將干燥固化后的應(yīng)變片用數(shù)字萬用表檢查有無短路、斷路現(xiàn)象，并測出應(yīng)變片與試件之間的絕緣電阻，長期測量大于500 MW，臨時測量大于20MW。本實驗屬于短期測量，達到20MW ～100 MW以上即可。低于20MW將會嚴(yán)重影響到穩(wěn)定性，達不到要求的應(yīng)當(dāng)重新貼片；
２．檢查無誤后，按圖1—3焊接成半橋或全橋；
圖2—3 （a）串聯(lián)半橋 (b) 半橋 (C) 全橋
３．用萬用表檢查絕緣及通路；
４．用惠斯頓電橋或數(shù)字萬用表測量兩臂（半橋：AB、BC）或兩對角（全橋：AC、
BD），檢查其阻值是否大致相等，*好不超過0.5W，否則應(yīng)變儀不易調(diào)平衡。
五、密封、防潮
密封、防潮措施是為了保護粘貼后的應(yīng)變片避免受到機械損壞，在使用過程中不受環(huán)境溫度變化的影響，保持良好的絕緣性能。用石臘涂料（石臘40 ~ 45%、松香30 ~ 35%、凡士林15%、機油少許），或其它密封涂料涂于試件表面，起到防水、防潮、絕緣作用。
