應(yīng)變式傳感器溫度誤差及其補償

應(yīng)變式傳感器作為測力的主要傳感器，測力范圍小到肌 肉纖維，大到登月火箭，精確度可到 0.01—0.1%。 具有結(jié)構(gòu)簡單、精度高、測量范圍廣、體積小、特性好等特點；應(yīng)變式傳感器是目前測量力、力矩、壓力、加速度等物理量應(yīng)用最·廣泛的傳感器之一。

應(yīng)變式傳感器的應(yīng)變效應(yīng)：導(dǎo)體或半導(dǎo)體在受到外界力的作用時，產(chǎn)生機械變形，機械變形導(dǎo) 致其阻值變化，這種因形變而使阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為應(yīng)變效應(yīng)。應(yīng)變式傳感器的核心元件是電阻應(yīng)變片，金屬的電阻應(yīng)變片主要有三種：金屬絲式 ，箔式，薄膜式。它可將試件上的應(yīng)力變化，轉(zhuǎn)換成電阻變化。

用作測量應(yīng)變的金屬應(yīng)變片，希望其阻值僅隨應(yīng)變變化，而不受 其它因素的影響。 實際上應(yīng)變片的阻值受環(huán)境溫度(包括被測試件的溫度)影響很大。 由于環(huán)境溫度變化引起的電阻變化與試件應(yīng)變所造成的電阻變化幾乎有相同的數(shù)量級，從而產(chǎn)生很大的測量誤差，稱為應(yīng)變片的溫度誤差， 又稱熱輸出。

環(huán)境溫度改變而引起電阻變化的兩個主要因素：  應(yīng)變片的電阻絲(敏感柵)具有一定溫度系數(shù)； 電阻絲材料與測試材料的線膨脹系數(shù)不同。

溫度補償方法

1.      單絲自補償應(yīng)變片

要使應(yīng)變片在溫度變化時的熱輸出值為零，必須使應(yīng)變片的膨脹系數(shù)與被測體（試件）材料膨脹系數(shù)相等，即在相同溫度變化下應(yīng)變片與被測體的相對形變?yōu)榱恪?/p>

單絲自補償應(yīng)變片的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造和使用都比較方便，但它必須 在具有一定線膨脹系數(shù)材料的試件上使用，否則不能達(dá)到溫度自補償?shù)哪康摹?/p>

2.      雙絲組合式自補償應(yīng)變片

由兩種不同電阻溫度系數(shù)（一種為正值，一種為負(fù)值）的材料串聯(lián)組成敏感柵，以達(dá)到一定溫 度范圍內(nèi)在一定材料的試件上實現(xiàn)溫度補償.。

3.      電路補償法

測量應(yīng)變時，使用兩個應(yīng)變片，一片貼在被測試件的表面,稱為工作應(yīng)變片 R1 。另一片貼在與被測試件材料相同的補償塊上，稱為補償應(yīng)變片R2。在工 作過程中補償塊不承受應(yīng)變，僅隨溫度發(fā)生變形。