電阻應(yīng)變片的補(bǔ)償方法(金屬應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法)
1.金屬應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法有哪些
電阻應(yīng)變片對(duì)溫度變化十分敏感。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，因應(yīng)變片的線膨脹系數(shù)與被測(cè)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(cè)得應(yīng)變將包含溫度變化的影響，不能反映構(gòu)件的實(shí)際應(yīng)變，因此在測(cè)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(bǔ)償。在常溫應(yīng)變測(cè)量中溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ遣捎脴蚵费a(bǔ)償法。它是利用電橋特性進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)摹?
1.補(bǔ)償塊補(bǔ)償法 把粘貼在構(gòu)件被測(cè)點(diǎn)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(cè)構(gòu)件相同材料但不參與變形的一塊材料上，并與被測(cè)構(gòu)件處于相同溫度條件下，稱為溫度補(bǔ)償片，將它接入電橋與工作片組成測(cè)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(biāo)準(zhǔn)電阻，組成等臂電橋。有電橋特性可知，只要將補(bǔ)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(bǔ)償法 這種方法不需要補(bǔ)償片和補(bǔ)償塊，而是在同一被測(cè)構(gòu)件上粘貼幾個(gè)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(cè)量的應(yīng)變。
2.電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路有哪些
第一個(gè)問題：電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路 在使用應(yīng)變片測(cè)量應(yīng)變時(shí)，必須用適當(dāng)?shù)霓k法測(cè)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(duì)電路進(jìn)行某種控制，使電路輸出一個(gè)能模擬該電阻值變化的信號(hào)，然后，只要對(duì)這個(gè)電信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理就行了。常規(guī)電測(cè)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?yàn)槔右哉f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(dāng)輸入端加有電壓時(shí)，電橋的輸出電壓為當(dāng)時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)。
因此，電橋的平衡條件為。當(dāng)處于平衡的電橋中各橋臂的電阻值分別有、、和的變化時(shí)，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(gè)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(duì)兩橋臂電阻變化率之和成正比。
對(duì)于平衡電橋，如果相鄰兩橋臂的電阻變化率大小相等、符號(hào)相同，或相對(duì)兩橋臂的電阻變化率大小相等、符號(hào)相反，則電橋?qū)⒉粫?huì)改變其平衡狀態(tài)，即保持。如果電橋的四個(gè)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(gè)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(bǔ)償接法 二、溫度效應(yīng)的補(bǔ)償 貼有應(yīng)變片的構(gòu)件總是處在某一溫度場(chǎng)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(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，由于敏感柵與構(gòu)件的伸長(zhǎng)（或縮短）量不相等，在敏感柵上就會(huì)受到附加的拉伸（或壓縮），從而會(huì)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(duì)電橋的輸出電壓影響很大，嚴(yán)重時(shí)，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(cè)（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(bǔ)償。
根據(jù)電橋的性質(zhì)，溫度補(bǔ)償并不困難。只要用一個(gè)應(yīng)變片作為溫度補(bǔ)償片，將它粘貼在一塊與被測(cè)構(gòu)件材料相同但不受力的試件上。
將此試件和被測(cè)構(gòu)件放在一起，使它們處于同一溫度場(chǎng)中。粘貼在被測(cè)構(gòu)件上的應(yīng)變片稱為工作片。
在連接電橋時(shí)，使工作片與溫度補(bǔ)償片處于相鄰的橋臂，如圖A-5所示。因?yàn)楣ぷ髌蜏囟妊a(bǔ)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?yàn)樗鼈兲幱陔姌蛳噜彽膬杀郏圆⒉划a(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(bǔ)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(diǎn)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(shí)，只需測(cè)量出與某種內(nèi)力所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變，而要把與其它內(nèi)力所對(duì)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(huì)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(cè)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(gè)工作片和一個(gè)溫度補(bǔ)償片分別接入兩個(gè)相鄰橋臂，另兩個(gè)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(gè)工作片接入電橋的兩個(gè)相鄰橋臂，另兩個(gè)橋臂接固定電阻，兩個(gè)工作片同時(shí)互為溫度補(bǔ)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(gè)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(bǔ)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(gè)問題：根據(jù)電橋的性質(zhì)，溫度補(bǔ)償并不困難。只要用一個(gè)應(yīng)變片作為溫度補(bǔ)償片，將它粘貼在一塊與被測(cè)構(gòu)件材料相同但不受力的試件上。
將此試件和被測(cè)構(gòu)件放在一起，使它們處于同一溫度場(chǎng)中。粘貼在被測(cè)構(gòu)件上的應(yīng)變片稱為工作片。
在連接電橋時(shí)，使工作片與溫度補(bǔ)償片處于相鄰的橋臂，如圖A-5所示。因?yàn)楣ぷ髌蜏囟妊a(bǔ)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?yàn)樗鼈兲幱陔姌蛳噜彽膬杀?，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?cè)噦鞲衅鳒y(cè)量電路中.所采用的溫度補(bǔ)償法分為什么和什么
電阻應(yīng)變式傳感器測(cè)量電路中，所采用的溫度補(bǔ)償方法：
1、線路補(bǔ)償方法，效果最好的是電橋補(bǔ)償方法。
2、應(yīng)變片的自補(bǔ)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(jì)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(jì)、補(bǔ)償電阻和外殼組成，可根據(jù)具體測(cè)量要求設(shè)計(jì)成多種結(jié)構(gòu)形式。彈性敏感元件受到所測(cè)量的力而產(chǎn)生變形，并使附著其上的電阻應(yīng)變計(jì)一起變形。電阻應(yīng)變計(jì)再將變形轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，從而可以測(cè)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(diǎn)：
常用的電阻應(yīng)變式傳感器有應(yīng)變式測(cè)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(jì)）和測(cè)溫應(yīng)變計(jì)等。電阻應(yīng)變式傳感器的優(yōu)點(diǎn)是精度高，測(cè)量范圍廣壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，頻響特性好，能在惡劣條件下工作，易于實(shí)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(diǎn)：
它的缺點(diǎn)是對(duì)于大應(yīng)變有較大的非線性、輸出信號(hào)較弱，但可采取一定的補(bǔ)償措施。因此它廣泛應(yīng)用于自動(dòng)測(cè)試和控制技術(shù)中。
4.簡(jiǎn)述電阻應(yīng)變式傳感器的溫度補(bǔ)償原理
電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法通常有應(yīng)變片自補(bǔ)償法和橋路補(bǔ)償法兩類。
應(yīng)變片自補(bǔ)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(dāng)溫度變化時(shí)，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(bǔ)償法和雙絲組合式自補(bǔ)償法。
橋路補(bǔ)償法：如下圖所示電橋，其中R1為工作應(yīng)變片，R2為補(bǔ)償應(yīng)變片。工作應(yīng)變片貼在被測(cè)試件表面上，R2粘貼在一塊與試件材料完全相同的補(bǔ)償塊上，不承受應(yīng)變，自由的放在試件上或附近。
當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，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(shí)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(cè)應(yīng)變有關(guān)，從而起到溫度補(bǔ)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(jì)、補(bǔ)償電阻和外殼組成，可根據(jù)具體測(cè)量要求設(shè)計(jì)成多種結(jié)構(gòu)形式。
彈性敏感元件受到所測(cè)量的力而產(chǎn)生變形，并使附著其上的電阻應(yīng)變計(jì)一起變形。電阻應(yīng)變計(jì)再將變形轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，從而可以測(cè)量力、壓力、扭矩、位移、加速度和溫度等多種物理量。
擴(kuò)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(jī)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(diǎn)。
測(cè)振時(shí)，把它固定在被測(cè)物上，使儀器的外殼與結(jié)構(gòu)物儀器振動(dòng)，直接測(cè)量的是質(zhì)量塊相對(duì)于外殼的振動(dòng)。應(yīng)變式加速度計(jì)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(shí)際的測(cè)試工作中具有很好的應(yīng)用性。
在一些電子產(chǎn)品中，會(huì)用到一些正溫度系數(shù)和負(fù)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(fù)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(duì)會(huì)比較大，如果用正負(fù)溫度系數(shù)的元件相結(jié)合，正好正負(fù)相平衡，誤差相對(duì)會(huì)比較小。
參考資料來源：搜狗百科--電阻應(yīng)變式傳感器
