【文章內(nèi)容簡介】 電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法通常有線路補(bǔ)償法和應(yīng)變片自補(bǔ)償兩大類 。 1) 線路補(bǔ)償法 電橋補(bǔ)償是最常用的且效果較好的線路補(bǔ)償法 。 圖 3 4 所示是電橋補(bǔ)償法的原理圖 。 電橋輸出電壓 Uo與橋臂參數(shù)的關(guān)系為 Uo=A（ R1 R4 RB R3） （ 3 23） 第 3章 應(yīng)變式傳感器 第 章 式中 : A——由橋臂電阻和電源電壓決定的常數(shù) 。 R1—工作應(yīng)變片； RB—補(bǔ)償應(yīng)變片 由上式可知 , 當(dāng) R3和 R4為常數(shù)時(shí) , R1和 RB對(duì)電橋輸出電壓 U0的作用方向相反 。 利用這一基本關(guān)系可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的補(bǔ)償 。 測(cè)量應(yīng)變時(shí) , 工作應(yīng)變片 R1粘貼在被測(cè)試件表面上 , 補(bǔ)償應(yīng)變片 RB粘貼在與被測(cè)試件材料完全相同的補(bǔ)償塊上 , 且僅工作應(yīng)變片承受應(yīng)變 。 如圖 3 4 所示 。 當(dāng)被測(cè)試件不承受應(yīng)變時(shí) , R1和 RB又處于同一環(huán)境溫度為 t ℃ 的溫度場中 , 調(diào)整電橋參數(shù) ， 使之達(dá)到平衡 , 有 Uo=A（ R1R4RBR3） =0 （ 3 – 2） 第 3章 應(yīng)變式傳感器 第 章第 3章 應(yīng)變式傳感器 第 章第 3章 應(yīng)變式傳感器 第 章 工程上 , 一般按 R1 = R2 = R3 = R4 選取橋臂電阻 。 當(dāng)溫度升高或降低 Δt = tt0時(shí) , 兩個(gè)應(yīng)變片的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 Uo=A［（ R1+ΔR1t） R4(RB+ΔRBt)R3］ =0 (3 25)若此時(shí)被測(cè)試件有應(yīng)變 ε的作用 , 則工作應(yīng)變片電阻 R1又有新的增量ΔR1=R1K , 而補(bǔ)償片因不承受應(yīng)變 , 故不產(chǎn)生新的增量 , 此時(shí)電橋輸出電壓為 Uo = AR1RK （ 3 26） 由上式可知 , 電橋的輸出電壓 Uo僅與被測(cè)試件的應(yīng)變 ε有關(guān) , 而與環(huán)境溫度無關(guān) 。 應(yīng)當(dāng)指出 , 若實(shí)現(xiàn)完全補(bǔ)償 , 上述分析過程必須滿足四個(gè)條件 : ??第 3章 應(yīng)變式傳感器 第 章 ① 在應(yīng)變片工作過程中 , 保證 R3 =R4。 ② R1和 RB兩個(gè)應(yīng)變片應(yīng)具有相同的電阻溫度系數(shù) α, 線膨脹系數(shù) β, 應(yīng)變靈敏度系數(shù) K和初始電阻值 R0。 ③ 粘貼補(bǔ)償片的補(bǔ)償塊材料和粘貼工作片的被測(cè)試件材料必須一樣 , 兩者線膨脹系數(shù)相同 。 ④ 兩應(yīng)變片應(yīng)處于同一溫度場 。 2) 應(yīng)變片的自補(bǔ)償法 這種溫度補(bǔ)償法是利用自身具有溫度補(bǔ)償作用的應(yīng)變片 , 稱之為溫度自補(bǔ)償應(yīng)變片 。 第 3章 應(yīng)變式傳感器 第 章 溫度自補(bǔ)償應(yīng)變片的工作原理可由式 （ 3 21） 得出 , 要實(shí)現(xiàn)溫度自補(bǔ)償 , 必須有 α0= K0（ βgβs） （ 3 27） 上式表明 , 當(dāng)被測(cè)試件的線膨脹系數(shù) βg已知時(shí) , 如果合理選擇敏感柵材料 , 即其電阻溫度系數(shù) α0、 靈敏系數(shù) K0和線膨脹系數(shù) βs, 使式 （ 3 27） 成立 , 則不論溫度如何變化 , 均有ΔRt/ R0=0, 從而達(dá)到溫度自補(bǔ)償?shù)哪康?。 第 3章 應(yīng)變式傳感器 第 章當(dāng)實(shí)際使用應(yīng)變片的條件與其靈敏系數(shù) K的標(biāo)定條件不同時(shí) , 如 μ≠向應(yīng)力狀態(tài) , 由于橫向效應(yīng)的影響 , 實(shí)際 K值要改變 , 如仍按標(biāo)稱靈敏系數(shù)來進(jìn)行計(jì)算 , 可能造成較大誤差。當(dāng)不能滿足測(cè)量精度要求時(shí) , 應(yīng)進(jìn)行必要的修正 , 第 3章 應(yīng)變式傳感器 第 章 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路 由于機(jī)械應(yīng)變一般都很小 , 要把微小應(yīng)變引起的微小電阻變化測(cè)量出來 , 同時(shí)要把電阻相對(duì)變化 ΔR/ R轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化 。 因此 , 需要有專用測(cè)量電路用于測(cè)量應(yīng)變變化而引起電阻變化的測(cè)量電路 , 通常采用直流電橋和交流電橋 。 一 、 直流電橋 1. 直流電橋平衡條件 電橋如圖 3 5 所示 , E為電源 , R R R3及 R4為橋臂電阻 , RL為負(fù)載電阻 。 第 3章 應(yīng)變式傳感器 第 章第 3章 應(yīng)變式傳感器 第 章)(4332110 RRRRRREU????（ 328） 當(dāng)電橋平衡時(shí) , Uo=0, 則有 R1R4 = R2R3 或 4321RRRR ?（ 329） 式 （ 3 29） 稱為電橋平衡條件 。 這說明欲使電橋平衡 , 其相鄰兩臂電阻的比值應(yīng)相等 , 或相對(duì)兩臂電阻的乘積相等 。 第 3章 應(yīng)變式傳感器 第 章 2. 電壓靈敏度 R1為電阻應(yīng)變片 ， R2, R3, R4為電橋固定電阻 ， 這就構(gòu)成了單臂電橋 。 應(yīng)變片工作時(shí) , 其電阻值變化很小 , 電橋相應(yīng)輸出電壓也很小 , 一般需要加入放大器放大 。 由于放大器的輸入阻抗比橋路輸出阻抗高很多 , 所以此時(shí)仍視電橋?yàn)殚_路情況 。 當(dāng)產(chǎn)生應(yīng)變時(shí) , 若應(yīng)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 第 3章 應(yīng)變式傳感器 第 章))(()( 432114143321110 RRRRRRRERRRRRRREU????????????)1)(1(3412111134RRRRRRRRRRE?????? 設(shè)橋臂比 n = R2/R1, 由于 ΔR1 ﹤﹤ R1, 分母中 ΔR1/R1可忽略 , 并考慮到平衡條件 R2/R1= R4/R3, 則式 （ 3 30） 可寫為 ? ?1120 )1( RRnnEU ???第 3章 應(yīng)變式傳感器 第 章電橋電壓靈敏度定義為 2110)1( nnERRUKU ???? 從式 （ 3 32） 分析發(fā)現(xiàn) : ①