简述应变电阻传感器的温度误差和温度补偿原理

电阻传感器温度误差产生原因

用作测量应变的金属应变片，希望其阻值仅随应变变化，而不受其它因素的影响。实际上应变片的阻值受环境温度(包括被测试件的温度)影响很大。由于环境温度变化引起的电阻变化与试件应变所造成的电阻变化几乎有相同的数量级，从而产生很大的测量误差，称为应变片的温度误差，又称热输出。因环境温度改变而引起电阻变化的两个主要因素:

应变片的电阻丝(敏感栅)具有-一定温度系数;电阻丝材料 与测试材料的线膨胀系数不同。

电阻温度系数的影响应変片敏感柵的电阻丝阻値随温度変化的关系可用下式表示:Rt=RO ( 1+?琢0) ?駐t (1)

式中:Rt--温 度勺坿的屯阻値; RO一-温 度勺to吋的屯阻値; ?琢0一一温 度勺to吋金属坐的屯阻温度系数; Ot--温度変化値，Ot=t-t0。

当温度変化△吋,屯阻竺屯阻的変化値カ:OR=Rt-RO=RO?琢OOt

试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响当试件与电阻丝材料的线膨胀系数相同时,不论环境温度如何变化，电阻丝的变形仍和自由状态一样,不会产生附加变形。

当试件与电阻丝材料的线膨胀系数不同时，由于环境温度的变化，电阻丝会产生附加变形，从而产生附加电阻变化。设电阻丝和试件在温度为0C时的长度均为10,它们的线膨胀系数分别为βs和βg，若两者不粘贴，则它们的长度分别为Is=l0 (1+βsOt) ，lg=l0 ( 1+βgOt)  (3)

当两者粘贴在一起时,电阻丝产生的附加变形0I、附加应变ε和附加电阻变化ORβ分别为0=Ig-Is= (βg-Bs) l00t (4)εβ=m= ( βg-βs) Ot, ORt=K0R0εβ=KOR0 ( Bg-Bs) Ot (5)那么由于温度变化而引起的应变片总电阻相对变化量为m=m=[?琢0+K0 ( βg-βs) ]Ot (6)

折合成附加应变量或虚假的应et，有εt=n=n+(βg-βs) Ot (7)

由式(6)和式(7)可知，因环境温度变化而引起的附加电阻的相对变化量，除了与环境温度有关外，还与应变片自身的性能参数(K0, ?琢0，βs) 以及被测试件线膨胀系数g有关。

温度对应变特性的影响，除了.上述两个方面，还将会影响粘合剂传递变形的能力等。但在常温下，上述两个方面是造成应变片温度误差的主要

电阻传感器温度补偿

①选择式自补偿应变片

由前式知，若使应变片在温度变化△t时的热输出值为零，必须使  a,+ K(β.-B,)=0

即  a, = K(β。-β)

每-种材料的被测试件，其线膨胀系数β都为确定值，  可以在有关的材料手册中查到。在选择应变片时，若应变片的敏感栅是用单一一的合金丝制成，并使其电阻温度系数a,和线膨胀系数β.满足上式的条件，即可实现温度自补偿。具有这种敏感栅的应变片称为单丝自补偿应变片。

单丝自补偿应变片的优点是结构简单，制造和使用都比较方便，但它必须在具有一定线膨胀系数材料的试件_上使用，否则不能达到温度自补偿的目的。

②双金属敏感栅自补偿应变片

由两种不同电阻温度系数(一~种为正值，一-种为负值)的材料串联组成敏感栅，以达到一定的温度范围内在一定材料的试件.上实现温度补偿的，如图。这种，应变片的自补偿条件要求粘贴在某种试件_上的两段敏感栅，随温度变化而产生的电阻增量大小相等，符号相反，  即

补偿效果可达士0.45u&/ °C

电路补偿法

如图，电桥输出电压与桥臂参数的关系为

Usc=A(RR4 R,R)

式中A一由桥臂电阻和电源电压决定的常数。

由.上式可知，当Rz、 Ra为常数时，R,和R2对输出电压的作用方向相反。利用这个基本特性可实现对温度的补偿，并且补偿效果较好，这是最常用的补偿方法

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