电阻应变片测量中温度误差的补偿方法

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1、第9卷第1期呼伦贝尔学院学报No.lVol.92001年3月JoumalofHulunbeirColleaePublishedinMar.2001电阻应变片测量中温度误差的补偿方法梁立凯抚顺职工大学辽宁抚顺市113008摘要:电阻应变式传感器的实际工程中应用较广，但是由于温度变化引起应变片电阻变化对测量精度影响很大，本文对温度误差的产生及其补偿方法进行了分析。关键词:电阻应变片测量温度误差补偿方法电阻应变式传感器是实际工程中应用较式中:S—应变计的灵敏度系数。广的传感器之一，将电阻式应变片粘贴到各、值就是由于温度变化引起的附加应种弹性敏感元件上，可构成测量

2、位移、加速变，一般它与试件应变具有相同的数量级，所度、力、力矩、压力等参数的电阻应变式传感以不可忽视。器。它的主要优点是:传感器结构简单、使用1.2试件材料与敏感栅材料的线膨胀系方便、性能稳定可靠、灵敏度高、测量速度快、数不同，使应变片产生附加应变适合静态和动态测量等，易于实现测量过程当温度变化时，在粘贴试件上的应变丝自动化和多点同步测量。在机械、电力、航与试件在长度方向上一起产生变化，由于两空、化工、建筑等领域中有着广泛的应用。但者膨胀系数不同，而产生误差。其关系可由是由于温度变化引起应变片电阻变化对测量下式表示:精度影响很大。1,=l0(1+pifOt

3、)=to+to俘fof(5)1、温度误差产生的原因Ol,,=1。一1。二top丝△t(6)1.1温度变化引起电阻应变计阻值变化1,=10(1+队fit)=la+10队of(7)由于温度变化引起电阻应变计敏感栅阻,n,1,2=1。一to=l,pitAt(8)式中:值变化而产生附加应变。其关系可用下式表to温度为to时应变丝长度;不:to—温度为t时的应变丝长度;oR,.=R:一风(1)1p—温度为t时应变丝下的试件长民=氏(1+aot)=风+风aAt(2)度;所以△R.=R,一Ro二RoaAt(3)Rti—应变丝材料的线膨胀系数;式中R,—温度为t时的电阻值

4、;队—试件材料的线膨胀系数;Ro—温度为t。时的电阻值Z}l1,,—温度变化△t时应变丝的膨胀△妞一温度变化值;量;AR,—温度变化△t时的电阻变化;'n,1,—温度变化△t时试件的膨胀量;二敏感栅材料的电阻温度系数;如果Pit和队不相等，则从式(6),(7)可由于温度的变化△t，引起敏感栅的阻值知，of。和△1。也就不相等。但是，应变丝和oP,,,.与应变。、有以下关系:乃a二Z4、试件是粘连在一起的，若Rt

5、温度变化是相同的，即△R1二01},=A1。一△1e=la(人一Rg)of}R-2,RI,R2因接在相邻的桥臂上，所以对电(9)桥输出的影响互相抵消掉，从而起到温度补则应变为孙二△149/1。二(队一p丝)of(10)偿作用。引起的电阻变化为△凡二Ro与=RoS(pt-2.2应变片自补偿法为了补偿温度变化，还可以把应变计做俘丝)of(11)成一种特殊的形式，当温度变化时，产生的附1.3由于温度变化△t而引起的总电阻变化加应变为零或相互抵消，这种特殊应变片称为:AR二△Ra+△凡二Roast+R,S(队-为温度自补偿应变片。其实现方式有两种:pt,)0t(1

6、2)选择式自补偿应变片和双金属敏感栅自补偿这样，由于温度变化产生的总的虚假应变量应变片。为:。，=(z},R,/Ro)/S=az},t/S+(队一限)of①选择式自补偿应变片(13)由式(13)可知，实现温度补偿的条件为:由式(13)可知，由于温度变化而引起附aAt/S+(人一日.)At=0加电阻的变化或者造成了虚假应变，从而给即a=一S甲试一队)(14)测量试件的应变带来误差。这个温度误差除当被测试件材料确定后，通过选取合适与环境温度变化有关外，还与应变片本身的的应变片敏感栅材料满足式(14)，可达到温性能参数(S,a书丝)以及试件的线膨胀系数度自补偿。

7、队有关。这里我们不考虑应变片本身性能②双金属敏感栅自补偿应变片参数和试件的线膨胀系数，就在测量中对其这种应变片也称组合式自补偿应变片。产生影响较大的环境温度变化，探讨补偿方它是利用两种电阻敏感栅材料的电阻温度系法。数不同，一个为正，一个为负的特性，将二者2、温度误差的补偿方法串联绕制成敏感栅，如图7所示。温度误差的补偿方法，基本上分为桥路若两段敏感栅R1和R2由于温度变化而补偿和应变片自补偿两种。产生的电阻变化为大小相等而符号相反，就2.1桥路补偿法可以实现温度补偿。电阻R1和R2的比值关桥路补偿法也称补偿片法。应变片通常系由一卜式决定:是作为平衡电桥的一

8、个臂测量应变的，利用电桥的和差特性，电桥的输出反映相邻桥臂R1oR