电阻应变片温度误差及补偿.
温度补偿应变片法
温度补偿应变片法
温度补偿应变片法是一种利用应变片进行温度测量的方法。
应变片是一种能够测量物体应变的敏感元件，其工作原理是利用材料的电阻变化来反映物体的应变状态。
在温度变化的情况下，应变片也会受到影响，导致温度测量出现误差。
为了解决这个问题，温度补偿应变片法应运而生。
该方法利用两个应变片来对温度进行补偿。
其中一个应变片被安装在需要测量的物体上，另一个应变片则被安装在一个稳定的参考物体上。
通过同时测量物体和参考物体的应变程度，可以计算出物体的实际应变，从而消除温度的影响。
温度补偿应变片法广泛应用于工业生产中的温度测量和控制领域。
它可以有效地提高温度测量的精度和可靠性，从而保证产品质量和生产效率。
- 1 -。
电阻应变传感器的温度误差及其补偿
➢ 由于温度变化引起电阻应变片阻值的变化与被测量引起的阻值的变化几乎 有相同的数量级。
➢ 若不采取适当的补偿措施，电阻应变传感器将无法工作。 ➢ 引起温度误差的主要因素有：
1. 应变片本身电阻随温度的变化引起误差。该项温度误差可用半桥或全桥 测量电路获得较好的补偿效果。
2. 应变片材料的线膨胀系数与基底材料的线膨胀系数不同引起温度误差。 为消除该项温度误差主要是采取应变片自补偿方法，在制造传感器时已 加以考虑。
对使用者来说，最好的补偿方法是采用半桥或全桥测量电路。
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3.1的弹性模量随温度变化引起的误差。 ➢ 电阻应变片制造好后，用粘合剂粘贴到测试件上成为电阻应变传感 器。被测量作用于测试件下，应变片跟着测试件产生机械变形，从 而形成电阻应变片阻值发生变化。 ➢ 由于测试件的弹性模量随着温度的增加而减小，在被测量不变的情 况下，应变片产生的应变量增加。
➢ 因此，传感器桥路输出电压随温度的增加 而增加，从而引起温度附加误差。该项误差 不能采用半桥或全桥测量电路加以克服，必 须采用适当的补偿措施。
Uo
U 2
k (1
)
U () k() C 2
图3-T8 弹性模量的温度补偿
电阻应变式传感器的温度误差及其补偿.
电阻应变式传感器的温度误差及其补偿
一、温度误差及其产生的原因
1．温度变化引起应变片敏感栅电阻变化而产生附加应变
2．试件材料与敏感栅材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变
二、温度补偿方法
1．桥路补偿法
结构：补偿应变片粘贴于补偿块上（与试件相同的材料），补偿块不受应力。
电路：测量片与补偿片构成半桥（全桥）差动电路。
原理：温度变化引起的应变片电阻变化为相同方向，通过电桥消除影响。
2．应变片自补偿法
方法一
结构：特殊材料构成应变片。
原理：使温度与线膨胀产生的附加应变相互抵消或减小。
条件：
缺点：局限性大。
一种应变片只能用于一种试件材料。
方法二
结构：用两种不同材料构成应变片。
原理：两种不同材料的温度系数不同，选择适当的材料，使电阻变化减小或消除。
条件：。
电阻应变测试原理及温度补偿方法实验
电阻应变测试原理及温度补偿方法实验一、实验目的１．掌握电阻应变片的粘贴技术。
２．初步掌握电阻应变片的绝缘处理、防潮、接线和粘贴质量检查等基本技术。
３．了解电测应力、应变实验原理与电桥接线方法。
二、实验设备及器材 １．电阻应变片。
２．试件。
３．万用表、兆欧表。
４．电烙铁、镊子、丙酮、细砂纸、药棉等工具和材料。
５．502胶水、连接导线、704胶。
６．烘干设备。
三、电测法基本原理电阻应变测量技术(简称电测法)，就是将物理量、力学量、机械量等非电量通过敏感元件转换成电量来进行测量的一种实验方法，又称非电量电测法。
将电阻应变片粘贴在构件上，当构件受力变形时应变片也随之一起变形，应变片的电阻值发生变化，通过测量电桥将电阻变化转换成电压信号，经放大处理及模／数转换，最后直接输出应变值。
电测法在工程中得到广泛应用，其主要特点： (１) 尺寸小、重量轻、安装方便，对被测构件的应力分布不产生干扰。
(２) 精度和灵敏度高，最小应变读数为１με＝10。
6−(３) 测量范围广、适应性强，既能进行静态测试也能进行动态测试，频率响应范围从零到几万赫。
还可以在高、低温及高压、水中等特殊条件下进行测量。
(４) 可测量多种力学量。
采用应变片作为敏感元件制成各种传感器可测力、位移、压强、转角、速度、加速度、扭矩等。
但电测法也有局限性，其缺点是： (１) 只能测构件表面的应变，并且是有限个点，测量数据是离散的，难以得到整个应力-应变场的分布全貌。
(２)对于应力集中和应变梯度较大的部位，会引起比较大的误差。
四、电阻应变片１．工作原理 由物理学可知，金属导线的电阻为：Ｒ=A Ｌ/ρ (2 - 1)式中：ρ为导线材料电阻率；Ｌ为导线长度；A 为导线截面积。
当金属导线因受力变形引起电阻相对变化，对式(2-1)两边取对数再微分得：ＡＡＬＬＲＲd d d d −+=ρρ(2 - 2)式中：ρρd ≈ ⎟⎠⎞⎜⎝⎛+=ＬL ＡＡＣＶＶＣd d d ； ε=ＬＬd ；⎟⎠⎞⎜⎝⎛−==ＬＬＤＤＡＡd 2d 2d μＣ为与材料种类和加工方法相关的常数；Ｖ为体积；ε为应变；Ｄ为导线直径；μ为导线材料泊松比。
电阻应变式传感器误差原因以及补偿方法
3.1 对于温度误差我们采用线路补偿法和应变 片自补偿
作者简介 袁明（1998-），男，江苏省盐城市人。大学 本科学历，就读于西北民族大学电气工程及其
（1）线路补偿法即采用电桥补偿法。我 自动化专业。
们将工作应变片 R2 和补偿应变片，二者完全 相同，且都贴在同样材料的试件上，并处于同 样的温度下，这样由于温度变化让工作片产生
• Power Electronics 电力电子
电阻应变式传感器误差原因以及补偿方法
文/袁明
摘
本文主要讲述电阻式应变式
传感器在实际的应用当中产生误 要 差的原因以及提出针对性的解决
方 法， 电 阻 式 应 变 式 传 感 器 基 于
的 效 应 是 金 属 电 阻 的 应 变 效 应，
而在实际的应用当中由于温度对
3 补偿的方法
通过采用电子电路组成压力变送器和温 度变送器，再通过 A/D 转换，送计算机进行 处理，通过编辑程序可以使粘贴在试件上的应 变片，在不承受载荷的条件上，电阻可以不随 时间变化，从而解决零漂的问题。
4 结束语
电阻应变式传感器应用于很多领域，并 且随着科技的发展对于精度的要求越来越高， 而电阻式应变片存在的温度误差以及制造工艺 不精确存在的零漂这两个问题对于精度的影响 很大，因此本文针对性的提出了补偿方法，最 为广泛使用的就是电桥补偿法然后在配用计算 机处理从而对电阻式传感器精度进行提高，对 于电阻式传感器未来的发展有着重要的意义。
3.2 对于制造工艺不精确所引起的零漂现象， 我们可以通过计算机电路进行处理
【关键词】电阻应变传感器 零漂 温度误差 补偿方法
电阻应变式传感器是目前应用最广泛的 传感器之一，可以测量力，荷重，应变，位移， 速度，加速度等各种参数。电阻应变式传感器 具有结构简单，尺寸小，性能稳定可靠，精度 高，变换电路简单，易于实现测试自动化和多 点同步测量，远距测量，因此应用于很多领域， 然而温度对电阻的影响，所引起的温度误差以 及制造工艺上引起的零漂，为了测量的精确性 因此对于误差的研究是很有必要性的。 1 应变式传感器的工作原理
电阻应变片温度误差及补偿.
电阻应变片温度误差及补偿1．温度误差因环境温度改变而引起电阻变化的两个主要因素是：(1) 应变片的电阻丝具有一定的温度系数。
(2) 电阻丝材料与测试材料的线膨胀系数不同。
应变片电阻丝的电阻与温度关系为：t R R t R R t ∆+=∆+=αα000)1( （2.24）式中，t R 为温度t 时的电阻值，0R 为温度t 0时的电阻值；t ∆为温度变化值；α为敏感栅材料电阻温度系数。
应变片由于温度变化产生的电阻相对变化为：t R R ∆=∆α01 （2.25）另外，如果敏感栅材料线膨胀系数为与被测构件材料线膨胀系数不同，当环境温度变化时，也将引起应变片的附加应变，这时电阻的变化值为：t K R R g e ∆⋅-⋅=∆)(02ββ （2.26） 式中，e β为被测构件（弹性元件）的线膨胀系数，g β敏感栅（应变丝）材料的线膨胀系数。
因此，由温度变化造成的总电阻变化为：0])([R t K t R g e ∆⋅-⋅+∆=∆ββα （2.27）而电阻的相对变化量为： t K t R R g e ∆⋅-⋅+∆=∆)(0ββα （2.28） 由式（2.28）可知，试件不受外力作用而温度变化时，粘贴在试件表面上的应变片会产生温度效应，它表明应变片输出的大小与应变计敏感栅材料的电阻温度系数α、线膨胀系数g β，以及被测试材料的线膨胀系数e β有关。
2．线路补偿(1) 零点补偿电桥的电阻应变片虽经挑选,但要求四个应变片阻值绝对相等是不可能的。
即使原来阻值相等，经过贴片后将产生变化，这样就使电桥不能满足初使平衡条件，即电桥有一个零位输出（00≠U ）。
为了解决这一问题，可以在一对桥臂电阻乘积较小的任一桥臂中串联一个小电阻进行补偿，如图2.8所示。
例如当4231R R R R <时，初始不平衡输出电压0U 为负，这时可在1R 桥臂上接入0R ，使电桥输出达到平衡。
图2.8 零点补偿电路(2) 温度补偿环境温度的变化也会引起电桥的零点漂移。
应变片温度补偿
应变片温度补偿摘要：1.应变片的定义与作用2.应变片温度补偿的必要性3.温度补偿的原理与方法4.应变片温度补偿的实际应用5.结论正文：一、应变片的定义与作用应变片是一种由敏感栅等构成的元件，用于测量应变。
其工作原理是基于应变效应，即当导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化。
应变片广泛应用于各种测量应变的场景，如力学试验、结构健康监测等。
二、应变片温度补偿的必要性应变片在使用过程中，其电阻值会受到温度的影响而发生改变。
当温度发生变化时，应变片的电阻值也会随之发生变化，这会对应变测量结果产生误差。
为了确保应变测量的准确性，需要对应变片进行温度补偿。
三、温度补偿的原理与方法温度补偿的原理是通过测量温度并根据应变片的温度特性来调整电阻值，从而消除温度对电阻值的影响。
温度补偿的方法主要有两种：1.线性温度补偿：通过设置一个线性的温度- 电阻关系，实现对应变片的温度补偿。
这种方法简单易行，但补偿效果受到温度范围的限制。
2.二次多项式温度补偿：通过设置一个二次多项式的温度- 电阻关系，实现对应变片的温度补偿。
这种方法的补偿效果较好，但计算复杂度较高。
四、应变片温度补偿的实际应用在实际应用中，应变片温度补偿技术的作用至关重要。
例如，在某些结构健康监测系统中，应变片用于测量结构的应变变化，而温度变化会对应变片的电阻值产生影响。
通过采用温度补偿技术，可以有效地消除这种影响，从而提高应变测量的准确性。
五、结论综上所述，应变片温度补偿技术对于确保应变测量的准确性具有重要意义。
测量中应变片的误差分析
温度系数不同， 一个为正， 一个为负的特
性， 将两者串联绕制成敏感栅 。
若 两 段 敏 感 栅 Ｒ１ 和 Ｒ２ 由 于 温 度 变
化而产生的电阻变化为大小相等而符号相
反， 就可以实现温度补偿。电阻 Ｒ１ 和 Ｒ２ 的
比值关系由下式决定：
Ｒ１ Ｒ２
＝
△Ｒ２ｔ／Ｒ２ △Ｒ１ｔ／Ｒ１
（１５）
其中（ Ｒ１ｔ） ＝－（ Ｒ２ｔ）
作者单位： 中南大学土木建筑学院
参考文献 ［１］王 化 祥 ， 传 感 器 原 理 及 应 用［Ｍ］， 天 津 ：天
津大学出版社， １９８８．９．３０－ ３１。 ［２］栾 桂 冬 ， 传 感 器 及 其 应 用［Ｍ］， 西 安 ：西 安
电子科技大学出版社， ２００２．１．２６－ ２７。 ［３］张 建 民 ， 传 感 器 与 检 测 技 术［Ｍ］， 北 京 ：机
引起的电阻变化为
△Ｒｔ!＝Ｒ０Ｓ!ｔ!＝Ｒ０Ｓ（ !２－ !１） △ｔ
（ １１）
３、由于温度变化△ｔ 而 引 起 的 总 电 阻
变化为：
△Ｒｔ＝ △Ｒｔ"＋ △ Ｒｔ!＝ Ｒ０ " △ｔ＋Ｒ０Ｓ（ !２－ !１）
△ｔ
（ １２）
这样， 由于温度变化产生的总的虚假
应变量为：
"ｔ＝（ △Ｒｔ／Ｒ０） ／Ｓ＝α△ｔ／Ｓ＋（ !２－ !１） △ｔ （ １３）
化于人以外的各种设备中， 并由这些设备 与办公人员构成服务于某种目标的人机信 息处理系统。其目的是尽可能充分的利用 信 息 资 源 ， 提 高 生 产 率 、工 作 效 率 和 质 量 ， 节省时间， 辅助决策、求取更好的经济效 果， 以达到既定的目标。目前的办公自动化 系统是以知识管理为核心， 建立在企业 Ｉｎｔｒａｎｅｔ 平台上， 旨在帮助企业实现动态的 内容和知识管理。办公自动化表现出以下 特点： 第一， 其应用背景由单纯的模拟手工 办公环境的运用， 向一个要求更高的电子 化协同工作环境转化， 其环境必须为用户 提供一个打破部门界限的网络互动式办公 作业环境； 第二， 对于办公自动化的理念有 了新的定义， 由原先作为企业行政办公信 息化服务的概念， 逐步扩大延伸到企业的 各项业务管理环节， 成为企业运营信息化 和数字化的一个重要组成环节； 第三， 其外 延部分得到了迅速的扩展， 其中知识管理 理念的渗透表现尤为突出。
传感器实验报告--应变片的温度效应及补偿
北京XX大学实验报告课程（项目）名称：实验三应变片的温度效应及补偿学院：自动化专业：自动化班级：学号：*名：*绩：2013年12月10日实验一一、任务与目的了解温度对应变测试系统的影响。
二、原理（条件）当应变片所处环境温度发生变化时，由于其敏感栅本身的温度系数，自身的标称电阻值发生变化，而贴应变片的测试件与应变片敏感栅的热膨胀系数不同，也会引起附加形变，产生附加电阻。
为避免温度变化时引入的测量误差，在实用的测试电路中要进行温度补偿。
本实验中采用的是电桥补偿法三、内容与步骤（1）了解加热器在实验仪所在的位置及加热符号，加热器封装在双平行的上片梁与下片梁之间，结构为电阻丝。
（2）将差动放大器的（＋）、（－）输入端与地短接，输出端插口与F／V表的输入插口Vi相连。
（3）开启主、副电源，调节差放零点旋钮，使F／V表显示零。
再把F／V表的切换开关置2V档，细调差放零点，使F／V表显示零。
关闭主、副电源，F／V表的切换开关置20V档，拆去差动放大器输入端的连线。
（4）按图接线，开启主副电源，调电桥平衡网络的W1电位器，使F／V表显示零，然后将F／V表的切换开关置2V档,调W1电位器，使F／V表显示零。
（5）在双平行梁的自由端（可动端）装上测微头，并调节测微头，使F／V表显示零。
（6）将－15V电源连到加热器的一端插口，加热器另一端插口接地；F／V表的显示在变化，待F／V表显示稳定后，记下显示数值(起始-0.60 终止0.094 温度：)，并用温度计（自备）测出温度(室温)，记下温度值。
（注意：温度计探头不要触在应变片上，只要触及应变片附近的梁体即可。
）关闭主、副电源，等待数分钟使梁体冷却到室温。
（7）将F／V表的切换开关置20V档，把图中的R3换成应变片（补偿片），重复4－6过程。
（8）比较二种情况的F／V表数值：在相同温度下，补偿后的数值小很多。
（9）实验完毕，关闭主、副电源，所有旋钮转至初始位置，四、数据处理（现象分析）（1）在完成步骤（5）调零之后，F/V表显示数值为0，此时室温20℃。
应变片的温度误差及补偿
应变片的温度误差及补偿1. 应变片的温度误差由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差; 称为应变片的温度误差.. 产生应变片温度误差的主要因素有:1 电阻温度系数的影响敏感栅的电阻丝阻值随温度变化的关系可用下式表示：Rt=R0 1+ α 0 Δ t 3 - 14式中: Rt——温度为t ℃时的电阻值;R0——温度为t 0 ℃时的电阻值;α 0——金属丝的电阻温度系数;Δ t——温度变化值; Δ t=t -t0 ..当温度变化Δ t 时; 电阻丝电阻的变化值为Δ Rt=Rt- R0= R0 α 0 Δ t 3 - 152 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.. 当试件和电阻丝线膨胀系数不同时; 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..设电阻丝和试件在温度为0 ℃时的长度均为L0 ;它们的线膨胀系数分别为β s 和β g; 若两者不粘贴; 则它们的长度分别为Ls= L0 1+ β s Δ t 3 - 16Lg= L0 1+ β g Δ t 3 - 17当二者粘贴在一起时; 电阻丝产生的附加变形Δ L; 附加应变εβ和附加电阻变化Δ R β分别为Δ L= Lg - Ls = β g- β s L0 Δ t 3 - 18εβ = Δ LL0= β g- β s Δ t 3 - 19Δ R β = K0 R0 εβ = K0 R0 β g- β s Δ t 3 - 20由式3 - 15 和式 3 - 20 ; 可得由于温度变化而引起应变片总电阻相对变化量为折合成附加应变量或虚假的应变ε t; 有由式3 - 21 和式 3 - 22 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 ;α 0 ;β s 以及被测试件线膨胀系数β g 有关..2. 电阻应变片的温度补偿方法电阻应变片的温度补偿方法通常有线路补偿法和应变片自补偿两大类..1 线路补偿法电桥补偿是最常用的且效果较好的线路补偿法..图 3 - 4 所示是电桥补偿法的原理图..电桥输出电压Uo 与桥臂参数的关系为Uo=A R1 R4- RB R3 3 - 23式中: A——由桥臂电阻和电源电压决定的常数..R1—工作应变片；RB—补偿应变片由上式可知; 当R3 和R4 为常数时; R1 和RB 对电桥输出电压U0 的作用方向相反..利用这一基本关系可实现对温度的补偿.. 测量应变时; 工作应变片R1 粘贴在被测试件表面上; 补偿应变片RB 粘贴在与被测试件材料完全相同的补偿块上; 且仅工作应变片承受应变.. 如图 3 - 4 所示..当被测试件不承受应变时; R1 和RB 又处于同一环境温度为t ℃的温度场中; 调整电桥参数;使之达到平衡; 有Uo=A R1R4-RBR3 =0 3 – 2图3-4 电桥补偿法工程上; 一般按R1 = R2 = R3 = R4 选取桥臂电阻..当温度升高或降低Δ t = t-t0 时; 两个应变片的因温度而引起的电阻变化量相等; 电桥仍处于平衡状态;即Uo=A R1+ Δ R1t R4-RB+ Δ RBtR3 =0 3 - 25 若此时被测试件有应变ε的作用; 则工作应变片电阻R1 又有新的增量Δ R1=R1K ε ; 而补偿片因不承受应变; 故不产生新的增量; 此时电桥输出电压为Uo = AR1R4K ε 3 - 26 由上式可知; 电桥的输出电压Uo 仅与被测试件的应变ε有关; 而与环境温度无关..应当指出; 若实现完全补偿; 上述分析过程必须满足四个条件:①在应变片工作过程中; 保证R3 =R4 ..②R1 和RB 两个应变片应具有相同的电阻温度系数α ; 线膨胀系数β ; 应变灵敏度系数K 和初始电阻值R0 ..③粘贴补偿片的补偿块材料和粘贴工作片的被测试件材料必须一样; 两者线膨胀系数相同..④两应变片应处于同一温度场..2 应变片的自补偿法这种温度补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片; 称之为温度自补偿应变片..温度自补偿应变片的工作原理可由式 3 - 21 得出; 要实现温度自补偿; 必须有α 0= -K0 β g- β s 3 - 27上式表明; 当被测试件的线膨胀系数β g 已知时; 如果合理选择敏感栅材料; 即其电阻温度系数α 0 、灵敏系数K0 和线膨胀系数β s; 使式 3 - 27 成立; 则不论温度如何变化; 均有Δ Rt/ R0=0; 从而达到温度自补偿的目的..一、电阻应变片的种类电阻应变片品种繁多; 形式多样.. 但常用的应变片可分为两类: 金属电阻应变片和半导体电阻应变片..金属应变片由敏感栅、基片、覆盖层和引线等部分组成; 如图3 - 2 所示..敏感栅是应变片的核心部分; 它粘贴在绝缘的基片上; 其上再粘贴起保护作用的覆盖层; 两端焊接引出导线..金属电阻应变片的敏感栅有丝式、箔式和薄膜式三种..图3-2 金属电阻应变片的结构箔式应变片是利用光刻、腐蚀等工艺制成的一种很薄的金属箔栅; 其厚度一般在0.003 ～0.01mm ..其优点是散热条件好; 允许通过的电流较大; 可制成各种所需的形状; 便于批量生产..薄膜应变片是采用真空蒸发或真空沉淀等方法在薄的绝缘基片上形成0.1 μ m 以下的金属电阻薄膜的敏感栅; 最后再加上保护层..它的优点是应变灵敏度系数大; 允许电流密度大; 工作范围广..半导体应变片是用半导体材料制成的; 其工作原理是基于半导体材料的压阻效应..所谓压阻效应;是指半导体材料在某一轴向受外力作用时; 其电阻率ρ发生变化的现象..半导体应变片受轴向力作用时; 其电阻相对变化为3-10式中Δρ / ρ为半导体应变片的电阻率相对变化量; 其值与半导体敏感元件在轴向所受的应变力关系为3-11式中: π ——半导体材料的压阻系数..将式3 - 11 代入式 3 - 10 中得3-12实验证明; π E 比1+2 μ大上百倍; 所以1+2 μ可以忽略; 因而半导体应变片的灵敏系数为Ks =3-13半导体应变片突出优点是灵敏度高; 比金属丝式高50 ～80 倍; 尺寸小; 横向效应小; 动态响应好..但它有温度系数大; 应变时非线性比较严重等缺点..。
为什么采用电阻应变片测量应变时,一般都需采取温度补偿措施？如何实现补偿？
答：采用电阻应变片时，采取温度补偿的原因：一是温度的变化会引起应变片阻值的变化，这与采用电阻应变片测材料的应变时应只有应变引起电阻应变片的阻值发生变化的初衷不符，对测量结果会产生较大的影响；二是被测材料与应变片的线膨胀系数不同，使得粘在材料上的应变片的应变与材料的应变不一致而引起测量误差。因此采用电阻应变片测量应变时，一般都需采取温度补偿措施。
补偿办法：采用桥路补偿。如图，R1为工作片，R2为补偿片。工作片作为平衡电桥的一个臂测量应变的，利用电桥的和差特性，电桥的输出反映相邻桥臂电阻值变化相减的结果。工作片RI粘贴在被测工作的需要测量的部位，补偿片R2粘贴在一块不受力的与被测试件的相同的材料上，这块材料自由地放在试件上或附近。当温度发生变化时，工作片R1和补偿片R2的电阻都发生变化，但他们的温度变化是相同的，即 ，R1和R2因接在相邻的桥臂上，所以对电桥输出的影响互相抵消掉，从而起到温度补偿作用。
应变片的温度误差及补偿
应变片得温度误差及补偿１、应变片得温度误差由于测量现场环境温度得改变而给测量带来得附加误差, 称为应变片得温度误差. 产生应变片温度误差得主要因素有:１）电阻温度系数得影响敏感栅得电阻丝阻值随温度变化得关系可用下式表示：Rt=Ｒ0 （1＋α 0 Δ t ) （3 - 14）式中: Rｔ——温度为ｔ℃时得电阻值；R０——温度为ｔ０℃时得电阻值；α 0-—金属丝得电阻温度系数；Δ t——温度变化值，Δ ｔ=t —t０。
当温度变化Δｔ时，电阻丝电阻得变化值为Δ Rt=Ｒt—R0= R0 α 0Δ t （ 3 - 1５）２）试件材料与电阻丝材料得线膨胀系数得影响当试件与电阻丝材料得线膨胀系数相同时，不论环境温度如何变化，电阻丝得变形仍与自由状态一样，不会产生附加变形。
当试件与电阻丝线膨胀系数不同时，由于环境温度得变化, 电阻丝会产生附加变形，从而产生附加电阻.设电阻丝与试件在温度为０℃时得长度均为L0 ，它们得线膨胀系数分别为β ｓ与βg, 若两者不粘贴, 则它们得长度分别为Ls= Ｌ0（1＋β s Δ t）（3 — 16 )Lg= L0 （1＋βｇΔ ｔ) ( 3—17 ）当二者粘贴在一起时,电阻丝产生得附加变形Δ L，附加应变εβ与附加电阻变化Δ Ｒβ分别为Δ L= Lg - Lｓ=（β g—βs ) L0 Δ t（３－１８)εβ = Δ LL0= （βｇ- βs ）Δ ｔ（３－1９）Δ R β =K０R０εβ ＝Ｋ0 R0（β ｇ—β s）Δｔ（3 －20)由式（3 - 15)与式（３-2０) ，可得由于温度变化而引起应变片总电阻相对变化量为折合成附加应变量或虚假得应变ε ｔ, 有由式( ３－２1 )与式（ 3 - 22 ）可知,因环境温度变化而引起得附加电阻得相对变化量，除了与环境温度有关外,还与应变片自身得性能参数（K ０，α 0 ，β s）以及被测试件线膨胀系数β g 有关。
2、电阻应变片得温度补偿方法电阻应变片得温度补偿方法通常有线路补偿法与应变片自补偿两大类。
应变片的温度效应补偿
应变片的温度效应补偿普通应变片使用时，用胶粘贴在弹性元件上，利用电桥测出阻值以获得应变或压力。
电阻应变片会受到环境和温度的影响，其原因，一是应变片电阻本身具有电阻温度系数；二是弹性元件与应变片两者的线膨胀系数不同，即使无外力作用，即无应变现象，由于环境温度的变化也会引起应变片电阻值的改变，从而产生测量误差。
所以必须采取适当的温度补偿措施。
通常应变片的测量电路采用应变电桥，应变片作为电桥的部分或全部桥臂电阻。
能把应变片电阻值的微小变化转化成输出电压的变化。
应变电桥的原理图如图1所示，它是以应变片或电阻元件作为电桥桥臂。
在室温下不承受应力时，一般选择R 1＝R 2＝R 3＝R 4。
在组成应变电桥时可取1R 为应变片、1R 和2R 为应变片或1R ～4R 均为应变片等几种形式。
I U 为直流稳压电源，O U 为电桥的输出电压。
必须注意，工作片和温度补偿片的电阻值、灵敏系数以及电阻温度系数应相同，分别粘贴在构件上和不受力的试件上，以保证它们因温度变化所引起的应变片电阻值的变化相同。
U IU I图1 电桥原理 图2 半桥单臂温度补偿接法应变片在电桥中的接法常有以下三种形式：（1）半桥单臂接法 如图2所示， R1、R3、R4为纯电阻，R2为应变片1342T R R R R R R R R ε====+∆+∆O I II122()2(2)T T T T R R R U U U R R R R R U R R R εεεε+∆+∆=-+∆+∆∆+∆=+∆+∆由于 ,TR R R R ε∆∆故上式可简化为 O I ()4T R R U U Rε∆+∆=此时存在由于温度变化而引人的误差（2）半桥双臂接法 将两个完全相同的工作应变片贴在弹性元件的不同部位，使得在外力作用下，其中一片受压，一片受拉，一个作为工作应变片，另一个作为补偿应变片，然后把这两片接在电桥的相邻桥臂里，另两个桥臂接固定电阻，如图3所示。
3421X T X T R R R R R R R R R R R εε===+∆+∆=+∆-∆ O I II 12222()T T T R R R U U U R R R U R R εε+∆+∆=-+∆∆=+∆由于 TR R ∆故上式可简化为 O I 2R U U Rε∆=此时已不存在由于温度变化而引人的误差，同时灵敏度提高了1倍。
应变片温度误差
应变片温度误差应变片温度误差是指应变片所测得的应变值与实际应变值之间的差异，它是由于温度变化引起的。
应变片是一种常用的测量应变的传感器，广泛应用于工程结构、材料实验和力学测试等领域。
在应变测量中，温度对应变片的影响是一个重要的误差来源。
本文将为大家介绍应变片温度误差的原因、影响以及一些常见的解决方法。
首先，应变片温度误差的原因主要有以下几个方面：1. 材料的热膨胀性：随着温度的升高，应变片材料会发生热膨胀或热收缩，从而引起应变片形状发生变化，影响测量结果。
2. 应变片与被测对象之间的传热效应：当被测对象的温度发生变化时，热量会通过接触面传递到应变片上，导致应变片温度发生变化，进而影响测量准确性。
3. 环境温度变化：环境温度的变化会直接影响应变片的温度，从而影响测量结果的准确性。
应变片温度误差的影响主要表现在以下几个方面：1. 测量结果的准确性受到影响：温度变化会引起应变片形状发生变化，进而影响测量的准确性。
如果温度误差过大，将导致测量结果产生较大的误差。
2. 不同温度下的灵敏度变化：应变片的灵敏度随温度变化而变化，导致在不同温度下所测得的应变值不同，不利于数据的比较和分析。
3. 温度漂移问题：温度误差会引起应变片的温度漂移，即在长时间使用过程中，温度误差的累积效应将导致测量结果的偏差越来越大。
为了减小应变片温度误差，可以采取以下一些常见的解决方法：1. 温度补偿技术：通过在应变片的电路中加入温度传感器，实时监测温度的变化，然后利用补偿电路来对测量结果进行修正，从而减小温度误差的影响。
2. 温度控制：在应变测试过程中尽量控制环境温度的变化，可以采用恒温室、风扇等设备来控制环境温度，从而减小应变片温度误差的影响。
3. 选择合适的应变片材料：不同的材料对温度的敏感度不同，可以选择温度稳定性较好的材料来制作应变片，从而减小温度误差对测量结果的影响。
4. 校准和测试：定期对应变片进行校准和测试，及时发现和修正温度误差，提高测量结果的准确性。
应变式传感器的温度误差及补偿方法
应变式传感器的温度误差及补偿方法作者：张宁来源：《价值工程》2012年第04期摘要：分析了应变式传感器在实际应用中由于环境温度变化等因素的影响产生的附加误差，给出了几种温度误差的补偿方法，以提高测量的准确性。
关键词：应变式传感器；温度误差；补偿中图分类号：TS3 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）04-0011-020引言应变式传感器以电阻应变片为转换元件，应变片粘贴在被测试件表面，由于被测试件的变形使其表面产生应变，从而引起电阻应变片的阻值变化，通过测量电阻的变化即反映了应变或应力的大小。
电阻应变片不仅能够测量应变，而且对其他的物理量，只要能变为应变的相应变化，都可进行测量，如可以测量力、压力、位移、力矩、重量、温度和加速度等物理量。
它结构简单、体积小、测量范围广、频率响应特性好、适合动态和静态测量、使用寿命长、性能稳定可靠，是目前应用最广泛的传感器之一[1-3]。
电阻应变片由于温度变化引起的电阻变化与试件应变所产生的电阻变化几乎有相同的数量级，如果不采取必要的措施克服温度的影响，测量的精度无法保证。
1温度误差产生的原因1.1 电阻温度系数的影响应变片敏感栅的电阻丝阻值随温度变化的关系可用下式表示：Rt=R0（1+?琢0）?驻t（1）式中:Rt——温度为t时的电阻值；R0——温度为t0时的电阻值；?琢0——温度为t0时金属丝的电阻温度系数；Δt——温度变化值，Δt=t-t0。
当温度变化Δt时，电阻丝电阻的变化值为：ΔR=Rt-R0=R0?琢0Δt（2）1.2 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0℃时的长度均为l0，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ls=l0（1+βsΔt），lg=l0（1+βgΔt）（3）当两者粘贴在一起时，电阻丝产生的附加变形Δl、附加应变εβ和附加电阻变化ΔRβ分别为Δl=lg-ls=（βg-βs）l0Δt（4）εβ=■=（βg-βs）Δt，ΔRt=K0R0εβ=K0R0（βg-βs）Δt（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■=■=[?琢0+K0（βg-βs）]Δt（6）折合成附加应变量或虚假的应εt，有εt=■=■+（βg-βs）Δt （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βg有关。
3.3.3 金属应变片的温度误差与补偿方法
7
金属应变片
2.应变片自补偿法 使0 k0 (g s ) 成立。 0－敏感栅材料的温度系数； g－被测试件线膨胀系数； s－敏感栅材料线膨胀系数； K0－敏感系数。
3.3.3 金属电阻应变片的温度误差与补偿方法
应变片安装在自由膨胀的试件上，如果环境温度变 化，应变片的电阻也会变化，这种变化叠加在测量 结果中称应变温度误差。
误差产生的原因：
（1）敏感栅本身存在温度系数，当温度改变时，应变 片的标称阻值发生变化；
（2）当试件与敏感栅的热膨胀系数不同时，由于环境 温度的变化，敏感栅会产生附加的变形，从而产生附 加电阻。
Rt R R
R0
R0
0t K (g s )t
t
4
2.补偿方法
（1）线路补偿法
U0 A(R1R4 R3RB )
A—由桥臂电阻和 电源电压决定的常 数；
5
测偿且仅应量工变应作片变应R时B变，粘片工贴承作在受应与应变被变片测。R试1粘件贴材在料被完测全试相件同表的面补上偿，块补上， 初始状态：
8
Ls L0 (1 st)
Lg L0 (1 gt)
附加变形为：
L Lg Ls (g s )L0t
附加应变为：
L L0
(g
s
)t
R K0R0 K0R0 (g s )t
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3
可得，由温度变化而引起应变片总电阻相对变化量 为：
1
a.电阻温度系数的影响
敏感栅的电阻丝阻值随温度变化的关系可用下式表示：
应变片产生温度误差的原因
应变片产生温度误差的原因应变片是一种用于测量结构物体内应力的传感器，广泛应用于机械、建筑、化工等领域。
然而，在实际应用中，应变片的测量数据可能存在一定的误差，其中温度误差是影响精度较大的因素之一。
本文将从物理机制、设计结构、安装方式等多个方面分析应变片产生温度误差的原因。
1. 物理机制在应变片中，电阻的值会随着温度的变化而发生变化，这种现象被称为温度效应。
由于应变片的电阻材料是金属导体，随着温度的升高，导体中自由电子的平均自由程将缩短，与原子的相互碰撞频率增加，这会导致电阻升高。
相反，温度下降会导致电阻降低。
因此，在不同温度下，应变片的电阻值会不同，产生温度误差。
2. 设计结构在应变片的设计过程中，充分考虑了温度效应的因素，通常采用类负温度系数材料（PTC材料）来抵销电阻变化引起的温度影响。
PTC材料会随着温度升高而导致电阻升高，从而与金属导体产生反作用力，抵消电阻增加引起的温度误差。
此外，应变片的尺寸也会影响温度误差，对于小尺寸的应变片，其表面所处位置与内部温度不同，因此会产生不同程度的温度效应。
3. 安装方式应变片的安装方式也会影响温度误差。
一般情况下，应变片需要粘贴在待测物体的表面，直接暴露在环境中。
因此，环境温度变化也会影响应变片的温度效应，导致误差。
为了减小这种影响，常采用套管式安装方式，将应变片封装在保护壳内，形成一种相对稳定的环境，避免外部温度的干扰。
4. 温度补偿为了消除温度误差的影响，可以采用温度补偿的方法。
温度补偿是利用已知温度下的应变片电阻值与未知温度下的电阻值之间的关系，计算出温度下对应的电阻值，从而找出实际应变值。
常见的温度补偿方法有两点法、三点法、多点法等。
需要注意的是，在温度补偿过程中，应当注意应变片的热导率，避免温度补偿本身就产生较大误差。
综上所述，应变片产生温度误差的原因可能是由于多个因素的影响累加产生的。
为了提高应变片的测量精度，需要在设计、安装、使用等多个环节上进行综合考虑和优化，尽量避免温度误差的影响。
电阻应变片的温度误差及其补偿
温度补偿。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
ΔR1t= –ΔR2t ,该方法补偿效果可达±0.45με／℃。
组合式自补偿应变片的另一种形式是用两种同符号温度系数的合
金丝串接成敏感栅，在串接处焊出引线并接入电桥，如图(b)。
适当调节R1与R2的长度比和外接电阻RB的值，使之满足条件
设环境引起的构件温度变化为Δt（℃）时，粘贴在试件表面
的应变片敏感栅材料的电阻温度系数为α ，则应变片产生的电阻
相对变化为
R R
t1
t
由于敏感栅材料和被测构件材料两者线膨胀系数不同，当Δt
存在时，引起应变片的附加应变，相应的电阻相对变化为
R
R t2
K
g
s
t
βg—试件材料线膨胀系数；βs—敏感栅材料线膨胀系数。 K——应变片灵敏系数。
温度变化形成的总电阻相对变化：
R
R t
R R t1
R R t2
t
K
g
s
t
相应的虚应变为
t
R R t
K
t
K
g
s
t
上式为应变片粘贴在试件表面上，当试件不受外力作用，在温
度变化Δt 时，应变片的温度效应。用应变形式表现出来，称之
为热输出。 可见，应变片热输出的大小不仅与应变计敏感栅材料的性能
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）双丝组合式自补偿
如图（a）,应变片由两种不同电
阻温度系数（一种为正值，一种
应变片温度补偿
应变片温度补偿
（实用版）
目录
1.应变片的定义与作用
2.温度补偿的概念
3.应变片温度补偿的必要性
4.温度补偿的方法
5.结论
正文
一、应变片的定义与作用
应变片是一种由敏感栅等构成的元件，用于测量应变。
其工作原理是基于应变效应，即当导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化。
应变片广泛应用于各种测量应变的场景，如电子秤、机械振动检测等。
二、温度补偿的概念
温度补偿是指在测量过程中，由于温度变化引起的测量误差的消除或减小。
在实际应用中，温度对测量结果的影响往往不可忽视，因此需要采取一定的措施进行温度补偿。
三、应变片温度补偿的必要性
应变片在使用过程中，随着温度的变化，其内部电阻值也会发生变化，从而影响测量结果的准确性。
为了确保应变片在不同温度下的测量精度，必须进行温度补偿。
四、温度补偿的方法
目前，常见的温度补偿方法有以下几种：
1.配置温度传感器：在应变片附近配置一个温度传感器，通过测量温度传感器的输出信号，根据预先建立的温度补偿模型，计算出应变片在不同温度下的电阻值，从而实现温度补偿。
2.应变片材料选择：选择线性温度系数低的材料制作应变片，使其在不同温度下的电阻值变化较小，从而降低温度补偿的难度。
3.结构设计优化：通过优化应变片的结构设计，使其在受到温度变化时，内部电阻值的变化幅度减小，从而减小温度补偿的误差。
4.采用数字补偿技术：通过数字信号处理技术，对测量信号进行温度补偿，实现较高的测量精度。
五、结论
综上所述，应变片温度补偿对于确保测量精度至关重要。
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电阻应变片温度误差及补偿
1.温度误差
因环境温度改变而引起电阻变化的两个主要因素是:
（1）应变片的电阻丝具有一定的温度系数。
（2）电阻丝材料与测试材料的线膨胀系数不同。
应变片电阻丝的电阻与温度关系为：
式中，R t为温度t时的电阻值，R Q为温度t o时的电阻值；t为温度变化值；为敏感栅材料电阻温度系数。
应变片由于温度变化产生的电阻相对变化为：
R1R Q t （2.25）另外，如果敏感栅材料线膨胀系数为与被测构件材料线膨胀系数不同，当环境温度变化时，也将引起应变片的附加应变，这时电阻的变化值为：
R
2 R Q K
（e g）
t
（2.26）
式中，e为被测构件（弹性元件）的线膨胀系数，g敏感栅（应变丝）材料的线膨胀系数。
因此，由温度变化造成的总电阻变化为：
R [ t K（e g） t]R o （2.27）而电阻的相对变化量为：
R
—t K（e g）t（2.28）
R Q
由式（2.28 ）可知，试件不受外力作用而温度变化时，粘贴在试件表面上的应变片会产生温度效应，它表明应变片输出的大小与应变计敏感栅材料的电阻温度系数、线膨胀系
数g，以及被测试材料的线膨胀系数e有关。
2•线路补偿
（1）零点补偿
电桥的电阻应变片虽经挑选，但要求四个应变片阻值绝对相等是不可能的。
即使原来阻
值相等，经过贴片后将产生变化，这样就使电桥不能满足初使平衡条件，即电桥有一个零位输出（U Q Q）。
为了解决这一问题，可以在一对桥臂电阻乘积较小的任一桥臂中串联一个小电阻进行补偿，如图2.8所示。
例如当R1R3 R2R4时，初始不平衡输出电压U。
为负，这时可在R1桥臂上接入
R Q，使电桥输出达到平衡。
R t R o(1 t) R Q R o t (2.24)
图2.8零点补偿电路
(2) 温度补偿
环境温度的变化也会引起电桥的零点漂移。
产生漂移的原因有：电阻应变片的电阻温度
系数不一致；应变片材料与被测试件材料间的膨胀率不一致；
电阻应变片的粘贴情况不一致。
温度补偿的方法一般采取用补偿片法和热敏元件法。
所谓补偿片法，即用一个应变片作工作片，
贴在试件上测应变。
在另一块和被测试件结
构材料相同而不受应力的补偿块上贴上和工作片规格完全相同的补偿片， 使补偿块和被测试 件处于相同的温度环境，工作片和补偿片分别接入电桥的相邻两臂，如图 2.9所示。
由于工
作片和补偿片所受温度相同，则两者所产生的热应变相等， 因为是处于电桥的相邻两臂，所
以不影响电桥的输出。
对于温度所引起的零漂移也可认为是由四个桥臂电阻的温度系数不一致所引起的， 因此
可以在某一桥臂中连接一个温度系数较大的金属电阻。
如图 2.10所示，在桥臂R 2中串入一
个铜电阻R T 。
(3) 弹性模量补偿
弹性元件承受一定载荷且温度升高时，
弹性模量要减小，因此导致了传感器输出灵敏度
变大，使电桥输出增大。
补偿的方法可使电桥的输出随温度升高而减小。
通常将R E /2分别
图2.9温度补偿电路
接入桥路两个输入端，以保证桥路对称，见图
F
2.10所
图2.10零漂移补偿电路。