DE2052170B2

DE2052170B2 - Verfahren zur Herstellung eines Dehnungsmeßstreifensystems

Info

Publication number: DE2052170B2
Application number: DE19702052170
Authority: DE
Inventors: Robert Eugene Pasadena Calif. Talmo (V.St.A.)
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1969-10-28
Filing date: 1970-10-23
Publication date: 1979-06-21
Also published as: DE2052170A1; JPS4920239B1; GB1267465A; FR2066641A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dehnungsmeßstreifensystems, bei dem die Dehnmeßstreifen mit einem Bindemittel auf einem Freiträger befestigt werden.

Es ist üblich, Dehnmeßstreifen auf beiden Seiten von Freiträgern anzubringen und in einer Brückenschaltung zu betreiben. Das Ausgangssignal der Brücke ist dann proportional der Bewegung des freien Endes des Freiträgers. Die Einrichtung wirkt als Meßumformer, der die mechanische Bewegung in eine elektrische Größe umformt.

Bekannt ist es, ein Epoxydharz als Bindemittel zwischen dem Dehnmeßstreifen und dem Freiträger zu verwenden. Bei hohen Temperaturen jedoch »kriecht« das Epoxydharz. Es ist nicht elastisch beim Dehnen und Zusammendrücken des Freiträgers. Dies bedeutet, daß der Dehnmeßstreifen nicht fest auf der Oberfläche des Freiträgers bleibt und sich mit ihm bewegt. Der Dehnmeßstreifen gibt falsche Werte in die Brückenschaltung. Um die Dehnmeßstreifen auch bei hohen Temperaturen einsetzen zu können, ist es weiterhin bekannt, einen keramischen Klebstoff zu verwendeniRohrbach.HandbuchfürelektrischesMessen mechanischer Größen, 1967, Seite 131).

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Verbinden von Dehnmeßstreifen mit Freiträgern anzugeben, bei dem ein hitzebeständiges Bindemittel verwendet wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Bindemittel eine Glasschicht, dfiuner als 0,0508 Millimeter ist, die durch Hitze und eine gegenüber dem Glas positive elektrische Gleichspannung während der Aufheizzeit mit den Dehnmeßstreifen und dem Freiträger verbunden wird.

Vorteilhafterweise weist das Verfahren folgende ίο Schritte auf:

a) Zusammenhalten von Glasschichten aus Spezialglas und Dehnmeßstreifen aus Silizium auf einem Freiträger aus Nickelstahl mit 35 bis 45 Gewichtsprozent Nickel;

is b) Aufheizen der Glasschichten und der Dehnmeßstreifen auf eine Temperatur zwischen 370 und 430 Grad Celsius;

c) Anlegen einer gegenüber den Glasschichten positiven Gleichspannung an die Dehnmeßstreifen während der Aufheizung, die zwischen 200 und 300 Volt beträgt.

Es können aber auch zuerst die Dehnmeßstreifen mit den Glasschichten und dann die Glasschichten und der Freiträger miteinander verbunden werden. Die Glasschichten weisen dabei eine Dicke auf, die zwischen 0,0254 und 0,0508 Millimeter liegt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden hervorragende Ergebnisse beim Befestigen von Dehnmeßstreifen auf Freiträgern erreicht. Bei der so vorgeschlagenen kritischen Dicke der Glasschichten, kriechen diese noch nicht bei hohen Temperaturen und brechen aber auch nicht während des Abkühlungsprozesses. Werden zuerst die Dehnmeßstreifen mit den Glasschichten verbunden und dann diese mit )5 dem Freiträger, dann lassen sich zwischen beiden Verfahrensschritten Sichtprüfungen einfügen.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die Seitenansicht einer Meßanordnung, Fig. 2 und Fig. 3 Varianten dt; Meßanordnung. In Fig. 1 ist ein Freiträger 10 dargestellt, der mit seinem linken Ende in einer Stütze 11 eingespannt ist. Ein Dehnmeßstreifen 12 ist mit dem Freiträger 10 durch eine Glasschicht 13 verbunden. Ein weiterer Dehnmeßstreifen 14 ist auf der gegenüberliegenden Seite des Freiträgers 10 mit diesem durch eine weitere Glasschicht 15 verbunden. Die Dehnmeßstreifen 12 und 14 sowie die Glasschichten 13 und 15 sind identisch miteinander.

>o Obwohl keine der Materialien, Temperaturen und elektrischen Spannungen kritisch sind, ist die Dicke der Glasschichten 13 und 15 kritisch; die Dicke muß kleber als 0,0508 Millimeter und größer als 0,0254 Millimeter sein.

>5 Am besten ist der Freiträger 10 aus einem Nickelstahl hergestellt, der 35 bis 45 Gewichtsprozente Nikkei enthält. Die Dehnmeßstreifen 12 und 14 sind am besten aus monokristallinem Silizium gefertigt, während die Glasschichten aus Spez'al-Glas bestehen. bo In Fig. 2 ist ein Dehnmeßstreifen 12 mit einer Glasschicht 13 auf einem Freiträger 16 gezeigt. Eine leichte Feder 17 hält alle drei Schichten zusammen. Eine Batterie 18 ist von dem Dehnmeßstreifen 12 an die Glasschicht 13 angeschaltet. Der Dehnmeßstreib5 fen 12 ist deshalb in bezug auf die Glasschicht 13 positiv angeschlossen. Die Batterie 18 gibt eine Spannung ab, die am besten zwischen 150 und 300 Volt liegt. Diese Spannung liegt an, während die Temperatur des

Dehnmeßstreifens 12 und der Glasschicht 13 zwischen 370 bis 430 Grad Celsius liegt.

Die elektrische Spannung wird erst an die Teile angelegt, wenn sie den Temperaturbereich von 370 bis 430 Grad Celsius erreicht haben. Sofort nach dem Anlegen der Spannung geht der Strom aus der Batterie 18 auf einen Spitzenwert von 5 Mikroampere und er nimmt dann im Laufe dir Zeit exponentiell auf ungefähr 0,5 Mikroampere ab. Die Zeit hierfür beträgt ungefähr fünf Minuten. Nachdem der Strom von seinem Spitzenwert auf ungefähr 60% dieses Wertes gefallen ist, ist die Verbindung zwischen dem Dehnmeßstreifen 12 und der Glassducht 13 fertiggestellt, so daß diese Teile abgekühlt werden können und die Batterie 18 entfernt werden kann.

In Fig. 3 wird ein mit einer Glasschicht 13 verbundener Dehnmeßstreifen 12 durch eine Feder 17 leicht gegen einen Freiträger 10 gedrückt. Eine Stütze 19 ist unter dem Freiträger 10 angebracht. Die Batterie 18 ist in bezug auf die Glasschicht 13 positiv an den Freiträger 10 angeschlossen. Von hier an folgen genau die gleichen Schritte wie beim Verbinden des Dehnmeßstreifens 12 mit der Glasschicht 13. Das bedeutet, daß die Temperatur der Teile 10,12 und 13 zwischen 370 und 430 Grad Celsius liegt. Nachdem der Strom aus der Batterie 18 vom Spitzenwert wieder auf 60% gefallen ist, ist der Verbindungsprozeß vorbei und die Teile können abkühlen, und die Batterie entfernt werden. Bis hierher wurde die Verbindung des Dehnmeßstreifens 12 mit dem Freiträger 10 erklärt. Dei Dehnmeßstreifen 14 wird exakt genauso an den Freiträger 10 angebracht. Die Stromspitze beim Verbinden mit dem Freiträger 10 wird etwa 20 Mikroampere betra

Die Dauer des Verfahrens um eine Verbindung zu erhalten, wird normalerweise zwischen 2 und 20 Minuten betragen.

Wie oben festgestellt, kriecht Glas mit einer Dicke oberhalb von 0,0508 Millimeter bei hohen Temperaturen. In solchen Fällen geben die Dehnmeßstreifen 12 und 14 ein fehlerhaftes Signal ab. Wird jedoch die Dicke der Glasschichten 13 und 15 zwischen 0,0508

ίο Millimeter und 0,0254 Millimeter gehalten, ist das Problem des Kriechens überwunden. Weiterhin kann gesagt werden, daß während des Aufheizungsprozesses gefunden wurde, daß Glasschichten von 0,0508 Millimeter Dicke oder stärker während des Abkühlens zerbrechen. Auch dieses Problem wird durch Vervrendung der vorgeschlagenen Glasdicken von 0,0508 bis 0,0254 Millimeter gelöst.

Es sei angemerkt, daß die Reihenfolge der Verfahrensschritte nicht kritisch ist. Wenn jedoch ein Dehn-

>o meßsitreifen mit einer Glasschicht verbunden wird, bevor die Glasschicht mit dem Freilager 10 verbunden ist, kann eine Sichtprüfung der Verbindung herausfinden, ob die Verbindung sicher ist oder nicht. Der Ablauf der Schritte in dieser Reihenfolge is* besser. Wenn die Glasschicht mit dem Freiträger 10 verbunden ist, kann eine Sichtprüfung der Ecken des Dehnmeßstreifens erfolgen.

Es sei angemerkt, daß die Höhe des Stromes aus der Batterie 18 nicht kritisch ist. Nm^- typische Werte

in wurden angegeben. Die Glasschicht muß mindestens eine solche Dicke aufweisen, daß beim Anlegen der Batteriespannung kein Durchschlag erfolgt oder eine Funkenstrecke entsteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Dehnungsmeßstreifens, bei dem die Dehnmeßstreifen mit einem Bindemittel auf einem Freiträger befestigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel eine Glasschicht (13,15), dünner als 0,0508 Millimeter ist, die durch Hitze und eine gegenüber dem Glas positive elektrische Gleichspannung während der Aufheizzeit mit den Dehnmeßstreifen (12,14) und dem Freiträger (10) verbunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Zusammenhalten von Glasschichten (13,15) aus Spezialgas und Dehnmeßstreifen (12, 14) aus Silizium auf einem Freiträger (10) aus Nickelstahl mit 35 bis 45 Gewichtsprozenten Nickel;

b) Aufheuen der Glasschichten (13, 15) und der Dehnmeßstreifen (12,14) auf είπε Temperatur zwischen 370 und 430 Grad Celsius;

c) Anlegen einer gegenüber den Glasschichten positiven Gleichspannung an die Dehnmeßstreifen während der Aufheizung, die zwischen 200 und 300 Volt beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Dehnmeßstreifen (12,14) mit den Glasschichten (13,15) und dann die Glasschichten und der Freiträger (10) miteinander verbunden werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasschichten (13, 15) zwischen 0,0254 Millimete/ und 0,0508 Millimeter dick sind.