應(yīng)變式傳感器溫度誤差及其補(bǔ)償-上海耐創(chuàng)
應(yīng)變式傳感器作為測(cè)力的主要傳感器,測(cè)力范圍小到肌 肉纖維,大到登月火箭,精確度可到 0.01—0.1%。 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、測(cè)量范圍廣、體積小、特性好等特點(diǎn);應(yīng)變式傳感器是目前測(cè)量力、力矩、壓力、加速度等物理量應(yīng)用最·廣泛的傳感器之一。
應(yīng)變式傳感器的應(yīng)變效應(yīng):導(dǎo)體或半導(dǎo)體在受到外界力的作用時(shí),產(chǎn)生機(jī)械變形,機(jī)械變形導(dǎo) 致其阻值變化,這種因形變而使阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為應(yīng)變效應(yīng)。應(yīng)變式傳感器的核心元件是電阻應(yīng)變片,金屬的電阻應(yīng)變片主要有三種:金屬絲式 ,箔式,薄膜式。它可將試件上的應(yīng)力變化,轉(zhuǎn)換成電阻變化。
用作測(cè)量應(yīng)變的金屬應(yīng)變片,希望其阻值僅隨應(yīng)變變化,而不受 其它因素的影響。 實(shí)際上應(yīng)變片的阻值受環(huán)境溫度(包括被測(cè)試件的溫度)影響很大。 由于環(huán)境溫度變化引起的電阻變化與試件應(yīng)變所造成的電阻變化幾乎有相同的數(shù)量級(jí),從而產(chǎn)生很大的測(cè)量誤差,稱為應(yīng)變片的溫度誤差, 又稱熱輸出。
環(huán)境溫度改變而引起電阻變化的兩個(gè)主要因素: 應(yīng)變片的電阻絲(敏感柵)具有一定溫度系數(shù); 電阻絲材料與測(cè)試材料的線膨脹系數(shù)不同。
溫度補(bǔ)償方法
1. 單絲自補(bǔ)償應(yīng)變片
要使應(yīng)變片在溫度變化時(shí)的熱輸出值為零,必須使應(yīng)變片的膨脹系數(shù)與被測(cè)體(試件)材料膨脹系數(shù)相等,即在相同溫度變化下應(yīng)變片與被測(cè)體的相對(duì)形變?yōu)榱恪?/p>
單絲自補(bǔ)償應(yīng)變片的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造和使用都比較方便,但它必須 在具有一定線膨脹系數(shù)材料的試件上使用,否則不能達(dá)到溫度自補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>
2. 雙絲組合式自補(bǔ)償應(yīng)變片
由兩種不同電阻溫度系數(shù)(一種為正值,一種為負(fù)值)的材料串聯(lián)組成敏感柵,以達(dá)到一定溫 度范圍內(nèi)在一定材料的試件上實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償.。
3. 電路補(bǔ)償法
測(cè)量應(yīng)變時(shí),使用兩個(gè)應(yīng)變片,一片貼在被測(cè)試件的表面,稱為工作應(yīng)變片 R1 。另一片貼在與被測(cè)試件材料相同的補(bǔ)償塊上,稱為補(bǔ)償應(yīng)變片R2。在工 作過程中補(bǔ)償塊不承受應(yīng)變,僅隨溫度發(fā)生變形。
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