電阻應(yīng)變片的補償方法(金屬應(yīng)變片的溫度補償方法)

1.金屬應(yīng)變片的溫度補償方法有哪些

電阻應(yīng)變片對溫度變化十分敏感。當環(huán)境溫度變化時，因應(yīng)變片的線膨脹系數(shù)與被測構(gòu)件的線膨脹系數(shù)不同，且敏感柵的電阻值隨溫度的變化而變化，所以測得應(yīng)變將包含溫度變化的影響，不能反映構(gòu)件的實際應(yīng)變，因此在測量中必須設(shè)法消除溫度變化的影響。

消除溫度影響的措施是溫度補償。在常溫應(yīng)變測量中溫度補償?shù)姆椒ㄊ遣捎脴蚵费a償法。它是利用電橋特性進行溫度補償?shù)摹?

1.補償塊補償法 把粘貼在構(gòu)件被測點處的應(yīng)變片稱為工作片，接入電橋的AB橋臂；另外以相同規(guī)格的應(yīng)變片粘貼在與被測構(gòu)件相同材料但不參與變形的一塊材料上，并與被測構(gòu)件處于相同溫度條件下，稱為溫度補償片，將它接入電橋與工作片組成測量電橋的半橋，電橋的另外兩橋臂為應(yīng)變儀內(nèi)部固定無感標準電阻，組成等臂電橋。有電橋特性可知，只要將補償片正確的接在橋路中即可消除溫度變化所產(chǎn)生的影響。

2.工作片補償法 這種方法不需要補償片和補償塊，而是在同一被測構(gòu)件上粘貼幾個工作應(yīng)變片，根據(jù)電橋的基本特性及構(gòu)件的受力情況，將工作片正確地接入電橋中，即可消除溫度變化所引起的應(yīng)變，得到所需測量的應(yīng)變。

2.電阻應(yīng)變片的測量電路有哪些

第一個問題：電阻應(yīng)變片的測量電路 在使用應(yīng)變片測量應(yīng)變時，必須用適當?shù)霓k法測量其電阻值的微小變化。

為此，一般是把應(yīng)變片接入某種電路，讓其電阻值的變化對電路進行某種控制，使電路輸出一個能模擬該電阻值變化的信號，然后，只要對這個電信號進行相應(yīng)的處理就行了。常規(guī)電測法使用的電阻應(yīng)變儀的輸入回路叫做應(yīng)變電橋，它是以應(yīng)變片作為其部分或全部橋臂的四臂電橋。

它能把應(yīng)變片電阻值的微小變化轉(zhuǎn)化成輸出電壓的變化。在此，僅以直流電壓電橋為例加以說明。

一、電橋的輸出電壓 電阻應(yīng)變儀中的電橋線路如圖A-4所示，它是以應(yīng)變片或電阻元件作為電橋橋臂?？扇閼?yīng)變片、和為應(yīng)變片或~均為應(yīng)變片等幾種形式。

、和、分別為電橋的輸入端和輸出端。根據(jù)電工學(xué)原理，可導(dǎo)出當輸入端加有電壓時，電橋的輸出電壓為當時，電橋處于平衡狀態(tài)。

因此，電橋的平衡條件為。當處于平衡的電橋中各橋臂的電阻值分別有、、和的變化時，可近似地求得電橋的輸出電壓為由此可見，應(yīng)變電橋有一個重要的性質(zhì)：應(yīng)變電橋的輸出電壓與相鄰兩橋臂的電阻變化率之差、相對兩橋臂電阻變化率之和成正比。

對于平衡電橋，如果相鄰兩橋臂的電阻變化率大小相等、符號相同，或相對兩橋臂的電阻變化率大小相等、符號相反，則電橋?qū)⒉粫淖兤淦胶鉅顟B(tài)，即保持。如果電橋的四個橋臂均接入相同的應(yīng)變片，則有式中，~分別為接入電橋四個橋臂的應(yīng)變片的應(yīng)變值。

圖A-4 電橋原理 圖A-5 半橋單臂溫度補償接法 二、溫度效應(yīng)的補償 貼有應(yīng)變片的構(gòu)件總是處在某一溫度場中。若敏感柵材料的線膨脹系數(shù)與構(gòu)件材料的線膨脹系數(shù)不相等，則當溫度發(fā)生變化時，由于敏感柵與構(gòu)件的伸長（或縮短）量不相等，在敏感柵上就會受到附加的拉伸（或壓縮），從而會引起敏感柵電阻值的變化，這種現(xiàn)象稱為溫度效應(yīng)。

敏感柵電阻值隨溫度的變化率可近似地看作與溫度成正比。溫度的變化對電橋的輸出電壓影響很大，嚴重時，每升溫，電阻應(yīng)變片中可產(chǎn)生幾十微應(yīng)變。

顯然，這是非被測（虛假）的應(yīng)變，必須設(shè)法排除。排除溫度效應(yīng)的措施，稱為溫度補償。

根據(jù)電橋的性質(zhì)，溫度補償并不困難。只要用一個應(yīng)變片作為溫度補償片，將它粘貼在一塊與被測構(gòu)件材料相同但不受力的試件上。

將此試件和被測構(gòu)件放在一起，使它們處于同一溫度場中。粘貼在被測構(gòu)件上的應(yīng)變片稱為工作片。

在連接電橋時，使工作片與溫度補償片處于相鄰的橋臂，如圖A-5所示。因為工作片和溫度補償片的溫度始終相同，所以它們因溫度變化所引起的電阻值的變化也相同，又因為它們處于電橋相鄰的兩臂，所以并不產(chǎn)生電橋的輸出電壓，從而使得溫度效應(yīng)的影響被消除。

必須注意，工作片和溫度補償片的電阻值、靈敏系數(shù)以及電阻溫度系數(shù)應(yīng)相同，分別粘貼在構(gòu)件上和不受力的試件上，以保證它們因溫度變化所引起的應(yīng)變片電阻值的變化相同。 三、應(yīng)變片的布置和在電橋中的接法 應(yīng)變片感受的是構(gòu)件表面某點的拉應(yīng)變或壓應(yīng)變。

在有些情況下，該應(yīng)變可能與多種內(nèi)力（比如軸力和彎矩）有關(guān)。有時，只需測量出與某種內(nèi)力所對應(yīng)的應(yīng)變，而要把與其它內(nèi)力所對應(yīng)的應(yīng)變從總應(yīng)變中排除掉。

顯然，應(yīng)變片本身不會分辨各種應(yīng)變成分，但是只要合理地選擇粘貼應(yīng)變片的位置和方向，并把應(yīng)變片合理地接入電橋，就能利用電橋的性質(zhì)，從比較復(fù)雜的組合應(yīng)變中測量出指定的應(yīng)變。應(yīng)變片在電橋中的接法常有以下三種形式：（1）半橋單臂接法 如圖A-5所示，將一個工作片和一個溫度補償片分別接入兩個相鄰橋臂，另兩個橋臂接固定電阻。

如果工作片的應(yīng)變?yōu)?，則電橋的輸出電壓為（2）半橋雙臂接法 如圖A-6所示，將兩個工作片接入電橋的兩個相鄰橋臂，另兩個橋臂接固定電阻，兩個工作片同時互為溫度補償片。如果工作片的應(yīng)變分別為和，則電橋的輸出電壓為若，則電橋的輸出電壓為即為半橋單臂接法的兩倍。

圖A-6 半橋雙臂接法 圖A-7 全橋接法（3）全橋接法 如圖A-7所示，電橋的四個橋臂全部接入工作片，如果工作片的應(yīng)變分別為、、和，則電橋的輸出電壓為若，則電橋的輸出電壓為即為半橋單臂接法的四倍。必須注意，接入同一電橋各橋臂的應(yīng)變片（工作片或溫度補償片）的電阻值、靈敏系數(shù)和電阻溫度系數(shù)均應(yīng)相同。

應(yīng)變片在構(gòu)件上的布置可根據(jù)具體情況靈活采取各種不同的方法。應(yīng)變片在構(gòu)件上的布置和在電橋中的接法可參見有關(guān)資料。

第二個問題：根據(jù)電橋的性質(zhì)，溫度補償并不困難。只要用一個應(yīng)變片作為溫度補償片，將它粘貼在一塊與被測構(gòu)件材料相同但不受力的試件上。

將此試件和被測構(gòu)件放在一起，使它們處于同一溫度場中。粘貼在被測構(gòu)件上的應(yīng)變片稱為工作片。

在連接電橋時，使工作片與溫度補償片處于相鄰的橋臂，如圖A-5所示。因為工作片和溫度補償片的溫度始終相同，所以它們因溫度變化所引起的電阻值的變化也相同，又因為它們處于電橋相鄰的兩臂，所以并不產(chǎn)生電橋的輸出電壓，從而使得溫度效應(yīng)的影響被消除。

3.電阻應(yīng)變試傳感器測量電路中.所采用的溫度補償法分為什么和什么

電阻應(yīng)變式傳感器測量電路中，所采用的溫度補償方法：

1、線路補償方法，效果最好的是電橋補償方法。

2、應(yīng)變片的自補償方法。

電阻應(yīng)變式傳感器：

電阻應(yīng)變式傳感器（straingauge type transducer ）以電阻應(yīng)變計為轉(zhuǎn)換元件的電阻式傳感器。電阻應(yīng)變式傳感器由彈性敏感元件、電阻應(yīng)變計、補償電阻和外殼組成，可根據(jù)具體測量要求設(shè)計成多種結(jié)構(gòu)形式。彈性敏感元件受到所測量的力而產(chǎn)生變形，并使附著其上的電阻應(yīng)變計一起變形。電阻應(yīng)變計再將變形轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，從而可以測量力、壓力、扭矩、位移、加速度和溫度等多種物理量。

電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用與優(yōu)點：

常用的電阻應(yīng)變式傳感器有應(yīng)變式測力傳感器、應(yīng)變式壓力傳感器、應(yīng)變式扭矩傳感器（見轉(zhuǎn)矩傳感器）、應(yīng)變式位移傳感器（見位移傳感器）、應(yīng)變式加速度傳感器（見加速度計）和測溫應(yīng)變計等。電阻應(yīng)變式傳感器的優(yōu)點是精度高，測量范圍廣壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，頻響特性好，能在惡劣條件下工作，易于實現(xiàn)小型化、整體化和品種多樣化等。

電阻應(yīng)變式傳感器的缺點：

它的缺點是對于大應(yīng)變有較大的非線性、輸出信號較弱，但可采取一定的補償措施。因此它廣泛應(yīng)用于自動測試和控制技術(shù)中。

4.簡述電阻應(yīng)變式傳感器的溫度補償原理

電阻應(yīng)變片的溫度補償方法通常有應(yīng)變片自補償法和橋路補償法兩類。

應(yīng)變片自補償法師通過精心選配敏感柵材料與結(jié)構(gòu)參數(shù)，使得當溫度變化時，產(chǎn)生的附加應(yīng)變?yōu)榱慊蛳嗷サ窒?。具體可包括單絲自補償法和雙絲組合式自補償法。

橋路補償法：如下圖所示電橋，其中R1為工作應(yīng)變片，R2為補償應(yīng)變片。工作應(yīng)變片貼在被測試件表面上，R2粘貼在一塊與試件材料完全相同的補償塊上，不承受應(yīng)變，自由的放在試件上或附近。

當溫度發(fā)生變化時，R1和R2的電阻都發(fā)生變化，由于溫度變化相同，且R1、R2為相同應(yīng)變片，所以R1、R2的電阻變化相同，這時電橋輸出不受影響，即是說電橋的輸出與溫度變化無關(guān)，只與被測應(yīng)變有關(guān)，從而起到溫度補償?shù)淖饔谩?/p>

電阻應(yīng)變式傳感器由彈性敏感元件、電阻應(yīng)變計、補償電阻和外殼組成，可根據(jù)具體測量要求設(shè)計成多種結(jié)構(gòu)形式。

彈性敏感元件受到所測量的力而產(chǎn)生變形，并使附著其上的電阻應(yīng)變計一起變形。電阻應(yīng)變計再將變形轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，從而可以測量力、壓力、扭矩、位移、加速度和溫度等多種物理量。

擴展資料：

傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點。

測振時，把它固定在被測物上，使儀器的外殼與結(jié)構(gòu)物儀器振動，直接測量的是質(zhì)量塊相對于外殼的振動。應(yīng)變式加速度計是將電阻應(yīng)變效應(yīng)與系統(tǒng)慣性力原理良好的組合，在實際的測試工作中具有很好的應(yīng)用性。

在一些電子產(chǎn)品中，會用到一些正溫度系數(shù)和負溫度系數(shù)的電子元件，以電阻為例正溫度系數(shù)的隨溫度升高，電阻值升高，負溫度系數(shù)的正好相反。

應(yīng)用中，比如做一塊傳感器，如果單用一種溫度系數(shù)的元件，誤差相對會比較大，如果用正負溫度系數(shù)的元件相結(jié)合，正好正負相平衡，誤差相對會比較小。

參考資料來源：搜狗百科--電阻應(yīng)變式傳感器