Статическая тарировка датчиков осуществляется на специальных установках, позволяющих достаточно просто и точно рассчитывать величины деформаций (напряжений) в тарировочных балочках.

В лаборатории используются два вида тарировочных балочек: плоская балочка прямоугольного сечения и плоская балочка равного сопротивления. На тарировочные балочки наклеивают датчики из той же партии, что и рабочие (датчики, наклеенные на исследуемые элементы конструкций или детали). Поскольку точность измерений деформаций при помощи тензодатчиков в большой степени зависит от качества их наклейки на исследуемые детали, то в лабораторной практике эту процедуру проводят заранее, поскольку процесс наклейки является достаточно ответственным и длительным.

В данной работе используются тарировочные устройства с готовыми к измерению балками.

На рис. 1.6 показана схема тарировочного устройства с плоской балочкой прямоугольного сечения  на двух опорах, нагружаемой симметричными силами Р. Между опорами балочка подвергается чистому изгибу и, следовательно, в пределах пролета l имеет постоянную относительную деформацию поверхностных слоев для заданного прогиба f, что позволяет наклеивать датчики в любом месте по длине l.

Рисунок 1.6 – Тарировочная балочка прямоугольного сечения

Относительная деформация наружных волокон e определяется через прогиб f балки по формуле

 ,                                     (1.9)

где d  –  толщина балочки, мм;

f_max – прогиб балки в центре пролета, мм;

l – расстояние между опорами, мм.

Датчик, наклеенный на тарировочную балочку, включают в плечо измерительного моста ( ). Для температурной компенсации наклеивается другой датчик на пластинку из такого же материала, что и балочка, и включается в компенсационное плечо моста (R_k).

Тарировка датчиков с прибором производится в следующем порядке. После автоматического уравновешивания моста делается начальный отсчет показаний прибора n ₁ по шкале. Нагружая балочку с помощью винтовых рычагов, задается прогиб f_max = 4 мм. Прогиб измеряется индикатором часового типа с ценой деления 0,01 мм. После повторного уравновешивания моста делается отсчет показаний по шкале прибора n ₂. Разница показаний D n = n ₂ – n ₁  показывает, сколько делений прибора потребовалось для балансировки измерительного моста после нагружения балочки. Тогда, подставив в формулу (1.9) все числовые значения (d = 6,5 мм, l = 207 мм), определим цену деления прибора для данной партии датчиков в относительных деформациях (отн. деф./ дел)

.                                     (1.10)

Для определения цены деления прибора в напряжениях (МПа/дел, (кгс/см²)/дел) достаточно умножить  на модуль упругости Е того материала, на который наклеивается датчик, т.е.

,                                       (1.11)

где Е  – модуль упругости металла, МПа (кгс/см²).

Тарировочная балка равного сопротивления (рис. 1.7) отличается тем, что при консольном изгибе деформации и напряжения в поверхностных волокнах будут везде одинаковы, что позволяет наклеивать тензодатчики в любом месте поверхности балки. С учетом того, что поверхность балки равного сопротивления намного больше, чем поверхность балки прямоугольного сечения, возможно одновременное тарирование многих тензодатчиков.

Процесс тарировки осуществляется следующим образом: с помощью переключателя подключаем тарируемый тензодатчик, наклеенный на балку равного сопротивления, к измерительному прибору (при нагрузке на балке Р = 0). Делается начальный отсчет n ₁ показаний прибора. Балка нагружается заданной силой Р и вновь делается отсчет показаний прибора n ₂. Разность отсчетов D n = n ₂ – n ₁ показывает число делений прибора, потребовавшееся для балансировки измерительного моста прибора после нагружения балочки силой Р.

Рисунок 1.7 – Тарировочная балка равного сопротивления

При нагружении балки силой Р в ее поверхностных волокнах (где наклеен датчик) возникают деформации, определяемые по формуле.

,                             (1.12)

где Р –  сила, действующая на консоль балки, Н (кгс);

 –  коэффициент пропорциональности (для размеров балки заданных в  мм, а силы Р – в  Н : ; для размеров в  см и силы в кгс : );

Е – модуль упругости материала балки, МПа (кгс/см²).

Тогда цена деления прибора в относительных деформациях (отн. деф./дел.)

.                               (1.13)

Цена деления прибора в напряжениях (МПа/дел, (кгс/см²)/дел)

                                  (1.14)

Для того чтобы убедится, что при консольном изгибе балки деформации и следовательно напряжения  в поверхностных волокнах балки в произвольном сечении, расположенном на расстоянии х от точки приложения силы (см. рис. 1.7) будут везде одинаковы, воспользуемся формулой для расчета напряжений в балке при изгибе:

,                               (1.15)

где  – изгибающий момент в сечении х, Н∙мм;

 – момент сопротивления поперечного сечения балки в том же сечении ( ), мм³.

Ширина балки в сечении х (см. рис. 1.7) может быть определена по зависимости

,                             (1.16)

где  и  – размеры балки.

Выполнив расчеты по формуле (1.15) при заданном значении силы Р, можно убедится в постоянстве напряжений при изменении х от 0 до l.