應變式傳感器溫度誤差及其補償

應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；應變式傳感器是目前測量力、力矩、壓力、加速度等物理量應用最·廣泛的傳感器之一。

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

用作測量應變的金屬應變片，希望其阻值僅隨應變變化，而不受 其它因素的影響。 實際上應變片的阻值受環(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.      單絲自補償應變片

要使應變片在溫度變化時的熱輸出值為零，必須使應變片的膨脹系數(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變片與被測體的相對形變?yōu)榱恪?/p>

單絲自補償應變片的優(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，否則不能達到溫度自補償?shù)哪康摹?/p>

2.      雙絲組合式自補償應變片

由兩種不同電阻溫度系數(shù)（一種為正值，一種為負值）的材料串聯(lián)組成敏感柵，以達到一定溫 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

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