传感器温度补偿技术

似补 偿 ，如 热 电偶 的参考 端 补偿 。热 电偶 的参 考 端
处 理热 电偶 工作 时 ，必 须保 持冷 端温 度恒 定 ，并 且 热 电偶 的分 度表 是 以冷端 温度 为 Ｏ ￣ Ｃ作 出的 。 因在 工程 测 量 中冷端 距 离热源 近 ，且暴 露 于 空气 中 ，易 受被 测 对象温 度 和环 境温 度 波动 的影 响 ，使冷 端温 度难 以恒定 而产 生测 量误 差 。为 了消 除这 种误 差 ，
精 密制 造 与 自动化
２ ０ １ ５ 年第 １ 期
传感器温度补偿技术
李玉华 李永飚 马 林
河 南南 阳 ４ ７ ３ ０ ０ ９ ） （ 河 南工 业职 业技 术 学 院
摘 要
用温度补偿来抑制环境温度对传感器特性 的影响，主要采用温度 自补偿法 、并联式温度补偿 、电桥的温
度 补偿 、热敏电阻温 度补偿、反馈 式温 度补偿 。采用 负的温度系数热敏 电阻进行补偿 ，可 以抵消 由于温度变化产
四线制 接法 来 消除 引线 电阻 随环境 温度 变化 造成 的
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精密 制造 与 自动 化
２ ０ １ ５ 年第 １ 期
测量 误差 。在 应用 中可 以安装 多个 应变 片 以达到温 补偿 和提 高测 量灵 敏度 的双 重 目的 ，差 动 电桥温 度 误差 补偿 法 ，在等 强度悬 臂 梁 的上 下表 面对 应位 置 粘贴 ４片 相 同的应 变片 并接 成全桥 ，没梁 受压 时两 个应 变受 拉应 变 ， 电阻增加 ，另两 个 应变 片受压 应 变 ， 电阻减 小 。当温度 变化 时 ，引起 ４片应 变 片 电
温 。补偿 导线 法 ，采用 补偿 导 线将热 电偶延伸 到温
度 恒 定或温 度 波动 较小 处 。
为节 约贵 重金 属 ，热 电偶 电极不 能做 得很 长 ，
但在 ０ ～１ ０ ０ ℃范 围内 ， 可用 与热 电偶 电极 有相 同热
电特性 的廉 价 金属 制作 成补 偿 导线来 延伸 热 电偶 。 在 使用 补偿 导 线时 ，须 根据 热 电偶型 号选 配补 偿 导 线 ；补 偿 导线 与热 电偶 两接 点处 温度 必须 相 同 ，极 性 不 能接 反 ，不能 超 出规定 使用温 度 范 围 。
可采取下列温度补偿或修正措施 。参考端恒温法，
将 热 电偶 的参考 端放 在有 冰 水混 合 的保温 瓶 中 ，可 使 热 电偶输 出的热 电动 势与 分度 值一 致 ，测量 精度 高 ，常 用 于实验 室 中 。工业 现场 可将 参考 端 置于 盛 油 的容 器 中 ，利用 油 的热惰 性使 参考 端 保持接 近 室
生 的 误 差 ，实 际 应 用 将 温 度 系 数 的热 敏 电 阻 与锰 铜 丝 电 阻 并联 后 再 与被 补偿 元件 串 联 。 关键词 检测系统 温度补偿 热 敏 电 阻
温 度 是影 响传 感器 工作 的主要 因素 之一 ，检 测 仪表 在很 宽 的环境 温度 变化 范 围 内正 常工作 ，并要 求 温度 附加误 差不 能超 过规 定值 ， 由于 传感 器 实 际 工作环 境 的温 度变 化 幅度很 大 ，采用 温 度补 偿技 术 来 抑制 环 境温 度对 传感 器特 性 的影 响 。
２ 电桥的温度补偿 、热敏 电阻温度补偿 、反馈式
温度 补偿 电桥 的温 度 补偿 原理 ： 当环境 温度 升 高时 ，桥 臂 上 的应变 片温 度 同时升 高 ，温度 引起 的电阻值 漂
移 数值 一致 ， 可 以相 互抵 消 ， 所 以全 桥 的温漂 较 小 ； 半 桥也 同样 能克 服温 漂 。 由于相邻 桥 臂 间具有温 度 补 偿作 用 ，在热 电阻测温 电桥 中，常采 用三 线制 和
考 端保 持在 等于 Ｏ ￣ Ｃ时获得 的 ，当参考 端温 度不 等于 Ｏ ￣ Ｃ时 ， 热 电偶 的 输 出 热 电 动 势 将 不 等 于
的 电阻随温 度变 化 的增 量相 等 ，便可 以实现温 度 补 偿 。单 丝温 度 自补 偿法 、双 丝汽 度 自补偿 法 ，将 两 种 不 同 电阻温度 系 数一 种为 正值 ，另一 种为 负值 的 材 料 串联 组成敏 感 栅 ，可起 到温 度补 偿 作用 。组 合
式温 度 自补 偿法 应 变片 的另 一种 形式 是用 两种 同符 温 度系 数 的合金 丝 串联 接成 敏感 栅 ，在 串接 处焊 出 引线并 接入 电桥 ，可起 到温 度补 偿作 用 。 并 联 式温度 补偿 是 人为 的增 加一 个温 度补 偿 环
（ ） ，而 等 于
（ ）度 自补偿法、并联式温度补偿 自补偿 法 是利 用传 感器 本 身 的一些特 殊 结构 来 满 足温 度 补偿 条件 。用 两种 具有 正 负 电阻温 度特 性
的 电 阻丝 栅 串联 制 成 一 个应 变 片 ， 只 要 使 两 段 丝 栅
由于热 电偶 的热 电动势 与温 度 的关系 曲线 是参
节 ，与 被补 偿环 节 并联 ，使 补偿 的合 成输 出基 本 不
随温 度 的变 化 。实 际上 并联 式温度 补 偿只 能做 到近
度 发生 变化 时 ，引起 铜丝 值变 化 ，使 电桥产 生 的不 平 衡 电压 的大小 和极 性 随着环 境温 度 的而变 化 ，达
到 自动 补偿 的 目的 。
的温度 值 必然 小于 实 际值 。为求 得真 实温 度 ，则根
据 热 电偶 中间温 度 定律 ， 电桥补偿 法 ，利 用不 平衡
电桥产 生 的 电动 势 可 以补 偿 热 电偶参 考端 因温 度变
化 而产 生 的热 电势 。在热 电偶与 仪表 之 间接入 一个 直 流 电桥冷 端补 偿器 ，四个 桥臂 均 由 电阻温 度 系数 很 小 的锰铜 丝绕 制及 由 电阻温 度 系数 较大 的铜 丝绕 制 组成 ，铜 丝和 参考 端感 受 相 同的温 度 ，当环 境温