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 I

U 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 I

I

1

22

()2(2)

T T T T R R R U U U R R R R R U R R R εεεε+∆+∆=

-+∆+∆∆+∆=+∆+∆

由于 ,T

R R R R ε

∆∆

故上式可简化为 O I ()

4T R R U U R

ε∆+∆=

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 I

I 1

222

2()

T T T R R R U U U R R R U R R εε

+∆+∆=

-+∆∆=+∆

由于 T

R R ∆

故上式可简化为 O I 2R U U R

ε

∆=

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。

U I

工工

图3 半桥双臂接法