電阻傳感器溫度誤差產生原因

用作測量應變的金屬應變片，希望其阻值僅隨應變變化，而不受其它因素的影響。實際上應變片的阻值受環境溫度(包括被測試件的溫度)影響很大。由于環境溫度變化引起的電阻變化與試件應變所造成的電阻變化幾乎有相同的數量級，從而產生很大的測量誤差，稱為應變片的溫度誤差，又稱熱輸出。因環境溫度改變而引起電阻變化的兩個主要因素:

應變片的電阻絲(敏感柵)具有-一定溫度系數;電阻絲材料 與測試材料的線膨脹系數不同。

電阻溫度系數的影響應変片敏感柵的電阻絲阻値隨溫度変化的關系可用下式表示:Rt=RO ( 1+?琢0) ?駐t (1)

式中:Rt--溫 度勺坿的屯阻値; RO一-溫 度勺to吋的屯阻値; ?琢0一一溫 度勺to吋金屬坐的屯阻溫度系數; Ot--溫度変化値，Ot=t-t0。

當溫度変化△吋,屯阻竺屯阻的変化値カ:OR=Rt-RO=RO?琢OOt

試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數的影響當試件與電阻絲材料的線膨脹系數相同時,不論環境溫度如何變化，電阻絲的變形仍和自由狀態一樣,不會產生附加變形。

當試件與電阻絲材料的線膨脹系數不同時，由于環境溫度的變化，電阻絲會產生附加變形，從而產生附加電阻變化。設電阻絲和試件在溫度為0C時的長度均為10,它們的線膨脹系數分別為βs和βg，若兩者不粘貼，則它們的長度分別為Is=l0 (1+βsOt) ，lg=l0 ( 1+βgOt) ?(3)

當兩者粘貼在一起時,電阻絲產生的附加變形0I、附加應變ε和附加電阻變化ORβ分別為0=Ig-Is= (βg-Bs) l00t (4)εβ=m= ( βg-βs) Ot, ORt=K0R0εβ=KOR0 ( Bg-Bs) Ot (5)那么由于溫度變化而引起的應變片總電阻相對變化量為m=m=[?琢0+K0 ( βg-βs) ]Ot (6)

折合成附加應變量或虛假的應et，有εt=n=n+(βg-βs) Ot (7)

由式(6)和式(7)可知，因環境溫度變化而引起的附加電阻的相對變化量，除了與環境溫度有關外，還與應變片自身的性能參數(K0, ?琢0，βs) 以及被測試件線膨脹系數g有關。

溫度對應變特性的影響，除了.上述兩個方面，還將會影響粘合劑傳遞變形的能力等。但在常溫下，上述兩個方面是造成應變片溫度誤差的主要

電阻傳感器溫度補償

①選擇式自補償應變片

由前式知，若使應變片在溫度變化△t時的熱輸出值為零，必須使 ?a,+ K(β.-B,)=0

即 ?a, = K(β。-β)

每-種材料的被測試件，其線膨脹系數β都為確定值， ?可以在有關的材料手冊中查到。在選擇應變片時，若應變片的敏感柵是用單一一的合金絲制成，并使其電阻溫度系數a,和線膨脹系數β.滿足上式的條件，即可實現溫度自補償。具有這種敏感柵的應變片稱為單絲自補償應變片。

單絲自補償應變片的優點是結構簡單，制造和使用都比較方便，但它必須在具有一定線膨脹系數材料的試件_上使用，否則不能達到溫度自補償的目的。

②雙金屬敏感柵自補償應變片

由兩種不同電阻溫度系數(一~種為正值，一-種為負值)的材料串聯組成敏感柵，以達到一定的溫度范圍內在一定材料的試件.上實現溫度補償的，如圖。這種，應變片的自補償條件要求粘貼在某種試件_上的兩段敏感柵，隨溫度變化而產生的電阻增量大小相等，符號相反， ?即

補償效果可達士0.45u&/ °C

電路補償法

如圖，電橋輸出電壓與橋臂參數的關系為

Usc=A(RR4 R,R)

式中A一由橋臂電阻和電源電壓決定的常數。

由.上式可知，當Rz、 Ra為常數時，R,和R2對輸出電壓的作用方向相反。利用這個基本特性可實現對溫度的補償，并且補償效果較好，這是最常用的補償方法

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