【文章內容簡介】 Δt——溫度變化值， Δt=tt0。 ? 當溫度變化 Δt時，電阻絲電阻的變化值為： ΔRα=RtR0=R0αΔt Rt=R0(1+αΔt) 1) 敏感柵的電阻絲阻值隨溫度變化的關系可用下式表示： 2) 試件材料和電阻絲材料的 線膨脹系數(shù) 的影響 ?當試件與電阻絲材料的線膨脹系數(shù)相同時：環(huán)境溫度變化不會產生附加變形 。 ?當試件與電阻絲材料的線膨脹系數(shù)不同時：環(huán)境溫度變化 ， 電阻絲會產生附加變形 ， 從而產生附加電阻變化 。 設電阻絲和試件 （ 構件 ） 的初始長度均為 l0, 它們的線膨脹系數(shù)分別為 βs和 βg， 若兩者不粘貼 ， 則它們的長度分別為 ls=l0(1+βsΔt) lg=l0(1+βgΔt) 當兩者粘貼在一起時 ， 電阻絲產生的附加變形 Δl、附加應變 εβ和附加電阻變化 ΔRβ分別為 tRKRKRtlltllllsgsgsgsg????????????????)()()(000000???????????由于溫度變化而引起的應變片總電阻相對變化量為 tKtKtRRRRRsgsgt??????????????)]([)(0000???????? 結論 ：因環(huán)境溫度變化而引起的附加電阻的相對變化量 ，除了與環(huán)境溫度有關外 ， 還與應變片自身的性能參數(shù) （ K0, α, βs） 以及被測試件線膨脹系數(shù) βg有關 。 2. 電阻應變片的溫度補償方法 電阻應變片的溫度補償方法通常有 線路補償 和 應變片自補償 、 熱敏電阻補償 三大類 。 1) 電橋補償 是最常用且效果較好的線路補償 。 圖 38 電橋補償法 R1R3RBR4Uo R 1RB( a ) ( b )R1— 工 作 應 變 片 ； RB— 補 償 應 變 片F(xiàn) F~U ?電橋補償法 電路分析 ? A為由橋臂電阻和電源電壓決定的常數(shù) 。 由上式可知 ， 當 R3=R4為常數(shù)時 ， R1和 RB對電橋輸出電壓 Uo的作用方向相反 。 利用這一基本關系可實現(xiàn)對溫度的補償 。 3 1 4 3101 3 4 1 3 4( ) ( )BabBBR R R R RRU U U U U UR R R R R R R R?? ? ? ? ?? ? ? ?0 1 4 3() BU A R R R R? ? ?1 3 4( ) ( )BUAR R R R? ??當被測試件不承受應變時 ， R1和 RB又處于同一環(huán)境溫度為 t的溫度場中 ， 調整電橋參數(shù)使之達到平衡 ， 此時有 0)( 341 ??? RRRRAU Bo工程上，一般按 R1 = RB = R3 = R4 選取橋臂電阻。 當溫度升高或降低 Δt=tt0時 ， 兩個應變片因溫度而引起的電阻變化量相等 ， 電橋仍處于平衡狀態(tài) ， 即 0?oU1 1 4 3( ( ) ( ) ) 0o t B B tU A R R R R R R? ? ? ? ? ? ? 測量應變時 ， 工作應變片 R1粘貼在被測試件表面上 ，補償應變片 RB粘貼在與被測試件相同的材料上 ， 且 僅工作應變片承受應變 。 則此時輸出電壓為： 1 1 1 4 31 4 1 4( ( ) ( ) )o t B B tU A R R R R R R RA R R A R R K ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?此時輸出電壓 僅與工作應變片承受的應變有關 ， 與環(huán)境溫度無關 ， 從而實現(xiàn)了溫度補償 ?完全補償條件： ① 在應變片工作過程中 ， 保證 R3=R4。 ② R1和 RB兩個應變片應具有相同的電阻溫度系數(shù)α、 線膨脹系數(shù) β、 應變靈敏度系數(shù) K和初始電阻值 R0 ③ 粘貼補償片的補償塊材料和粘貼工作片的被測試件材料必須一樣 ， 兩者線膨脹系數(shù)相同 。 ④ 兩應變片應處于同一溫度場。 ? 粘貼在被測部位上的是一種特殊應變片 ， 當溫度變化時 ， 產生的附加應變?yōu)榱慊蛳嗷サ窒?， 這種應變片稱為溫度自補償應變片 。 利用這種應變片來實現(xiàn)溫度補償?shù)姆椒ǚQ為應變片自補償法 。 ? a. 選擇式自補償應變片 ? b. 雙金屬敏感柵自補償應變片 2) ?a. 利用自身具有溫度補償作用的應變片來補償?shù)?。 要實現(xiàn)溫度自補償 ， )(0 sgK ??? ??? 上式表明 ， 當被測試件的線膨脹系數(shù) βg已知時 ， 如果合理選擇敏感柵材料 ， 即其電阻溫度系數(shù) α、 靈敏系數(shù) K0以及線膨脹系數(shù) βs， 滿足上式 ， 則不論溫度如何變化 ， 均有 ΔRt/R0=0，從而達到溫度自補償?shù)哪康?。 tKtKtRRRRRsgsgt??????????????)]([)(0000????????? 應變片的選擇式自補償法的最大缺陷是什么 一種確定的應變片只能用于一種確定材料的試件上 。 R1 R2 組合自補償法 b. 雙金屬敏感柵自補償應變片 敏感柵絲由兩種不同溫度系數(shù)的金屬絲串接組成 選用兩者具有不同符號的電阻溫度系數(shù) 調整 R1和 R2的比例，使溫度變化時產生的 電阻變化滿足 通過調節(jié)兩種敏感柵的長度來控制 應變片的溫度自補償 t2t1 )()( RR ????)()(//111222112221????????????????ggttKKRRRRRR3）熱敏電阻補償 T U0 Rt Ui R1＋ ⊿ R R4 R3 U0 R2 Rt R5 分流電阻 U URt U = Ui URt U0 + + + 0 電阻應變片的測量電路 1. 直流電橋平衡條件 ???????????? 433211RRRRRREUoR1R2R4R3ACBEDIoRLUo163。 171。163。 圖 39 直流電橋 當 RL→∞ 時 ， 電橋輸出電壓為 當電橋平衡時， Uo=0，則有 R1R4=R2R3 或 4321RRRR ??電橋平衡條件 ： 欲使電橋平衡 ， 其相鄰兩臂電阻的比值應相等 ， 或相對兩臂電阻的乘積應相等 。 2. 應變片工作時：電阻值變化很小 ， 電橋相應輸出電壓也很小 ， 一般需要加入 放大器 進行放大 。由于放大器的輸入阻抗比橋路輸出阻抗高很多 ，所以此時仍視電橋為 開路 情況 。 當受應變時：若應變片電阻變化為 ΔR， 其它橋臂固定不變 ， 電橋輸出電壓 Uo≠0， 則電橋不平衡 ， 輸出電壓為 ????????????????????????????????????????????341211113443211414332111111))((RRRRRRRRRRERRRRRRRERRRRRRRREUo單臂受感全橋電路， R1為受感應變片，其余 R RR4為常值電阻 設 橋臂比 n=R2/R1， 由于 ΔR1R1， 分母中 ΔR1/R1可忽略 ， 并考慮到平衡條件 R2/R1=R4/R3， 則上式可寫為 ERRnnU o112)1(????電橋電壓靈敏度 定義為 EnnRRUK oU211 )1( ????分析： ① 電橋電壓靈敏度正比于電橋供電電壓 ， 供電電壓越高 ， 電橋電壓靈敏度越高 ， 但供電電壓的提高受到應變片允許功耗的限制 ， 所以要作適當選擇； ② 電橋電壓靈敏度是橋臂電阻比