传感器原理与技术课件：应变片的工作过程与温度误差及补偿

Workingprocessofstraingaugeandtemperatureerrorandcompensation应变片的工作过程与温度误差及补偿应变片的工作过程与温度误差及补偿力和压力的检测1.工作过程，应变片在使用时，通常是将其用黏合剂牢固地粘贴在被测试件的表面上，将其用黏合剂牢固地粘贴在被测试件的表面上应变片在使用时1工作过程随着试件受力的变形，应变片的敏感栅也会做同样的变形，由此就会使其电阻值发生改变。试件受力的变形应变片的敏感栅会做同样的变形使其电阻值发生改变后级测试电路测试电压变化电流变化2.检测电路对应变片输出信号的检测，因为金属应变片的电阻变化范围很小，如果直接用欧姆表测量其电阻值的变化将十分困难，且误差很大，2检测电路对应变片输出信号的检测因为金属应变片的电阻变化范围很小，如果直接用欧姆表测量其电阻值的变化将十分困难，且误差很大。故通常采用电桥检测的方式，具体检测电路如图3-1-4所示。电桥检测的方式贴在测试件上的有效应变片电阻R4为虚设应变片电阻(实际上是一种电桥配平衡电阻)。虚设应变片电阻（电桥配平衡电阻）当R不受力时，将电桥调至平衡状态，使输出电压u=0当R3由于受力变形电阻值发生变化时，电桥就会失会平衡，就将有信号电压u0输出，u0电压的大小就反映了受力的大小。当R3由于受力变形电阻值发生变化时电桥失去平衡，将有信号电压u0输出u0电压的大小反映了受力的大小电阻应变片式传感器在实际使用时，除了应变会导致应变片电阻值发生变化外，温度变化也会使应变片的电阻值发生变化。这种因温度变化而产生的误差称为温度误差。因温度变化而产生的误差——温度误差应变会导致应变片电阻值发生变化温度变化也会使应变片的电阻值发生变化产生的原因主要来自两个方面，一是因温度变化而引起的应变片敏感栅的电阻变化及附加变形；二是因被测物体材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变。产生的原因的主要两个方面一、因温度变化而引起的应变片敏感栅的电阻变化及附加变形二、因被测物体材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变检测系统中有必要进行温度补偿减小或消除由此而产生的测量误差常用的温度补偿方法桥路补偿应变片自补偿补偿片测量时应变片是作为平衡桥的一个臂参与测量应变的。图3-1-5中的R1为工作片，R2为补偿片。测量时应变片是作为平衡桥的臂参与测量应变的工作片补偿片R1粘贴在被测物体上需测量应变的位置上R2粘在一块不受应力作用但却与被测物体材料相同的补偿块上，并且处于和被测物体相同的温度环境中当温度发生变化时，工作片R1和补偿片R2的电阻都会发生变化。工作片R1和补偿片R2的电阻都会发生变化当温度发生变化时R1和R2为同类应变片，又粘贴在相同的材料上，由于温度变化而引起应变片的电阻变化量相同R1和R2的变化相同ΔR1=ΔR2由于R1和R2分别接在电桥相邻的两个臂上，如图3-1-5(a)所示。由于R1和R2分别接在电桥相邻的两个臂上因温度变化而引起的电阻变化ΔR1和ΔR2的作用可相互抵消，从而起到温度补偿的作用。桥路补偿法的优点是简单、方便，在常温下补偿效果比较好。优点简单方便在常温下补偿效果比较好缺点温度变化梯度较大时比较难掌握桥路补偿法应变片自补偿法采用特殊应变片粘贴在被测部位上，在温度发生变化时使所产生的附加应变为零或相互抵消。应变片自补偿法特殊应变片粘贴在被测部位上