应变片的温度误差及补偿 (2)
应变片的自补偿法
电阻应变片型号的编排规则
电阻应变片的型号包括内容如下：类别、基底材料种类、标准电阻---敏感栅长度、敏感 栅结构形式、极限工作温度、自补偿代号（温度和蠕变补偿）及接线方式。 如B F 350 -- 3 AA 80 （23） N6 – X的含义是：
B:表示应变计类别(B:箔式;T:特殊用途;Z:专用(特指卡玛箔))； F:表示基底材料种类(B:玻璃纤维增强合成树脂;F:改性酚醛;A:聚酰亚胺;E:酚醛-缩 醛;Q:纸浸胶;J:聚氨酯)； 350:表示应变计标准电阻； 3：表示敏感栅长度（mm）； AA：表示敏感栅结构形式； 80：表示极限工作温度（℃）； 23：表示温度自补偿或弹性模量自补偿代号(9:用于钛合金; M23:用于铝合金;11:用 于合金钢、马氏体不锈钢和沉淀硬化型不锈钢;16:用于奥氏体不锈钢和铜基材料;23:用 于铝合金;27:用于镁合金;)； N6：表示蠕变自补偿标号(蠕变标号:T8，T6，T4，T2，T0，T1,T3,T5,N2，N4， N6，N8，N0，N1，N3，N5，N7，N9)； X：表示接线方式(X:标准引线焊接方式;D:点焊点;C:焊端敞开式;U:完全敞开式，焊 引线;F:完全敞开式，不焊引线；X**:特殊要求焊圆引线，**表示引线长度；BX**： 特殊要求焊扁引线，**表示引线长度；Q**: 焊接漆包线，**表示引线长度；G**:焊 接高温引线，**表示引线长度)。
阻值大，承受电压大，输出信号大，但同时敏感栅尺寸 也大。
3、灵敏系数
当具有初始电阻值R的应变片粘贴于试件表面时，试件受力 引起的表面应变，将传递给应变片的敏感栅，使其产生电阻相 对变化ΔR/R。
R K
R
式中， ε为应变片的轴向应变。
定义 K=(ΔR/R)/ε为应变片的灵敏系数。
应变片
U0
E( R1
R1 R1
R2
R3 R3 R4
)
E
( R1
R1R4 R1 R2 )( R3
R4 )
R4 R1
E
(1
R3 R1
R1 R2 )(1
R4
)
R1 R1
R3
设桥臂比n = R2/R1, 由于ΔR1 R1, 分母中ΔR1/R1可忽略, 并 考虑到平衡条件R2/R1= R4/R3, 则式（3 - 30）可写为
当实际使用应变片的条件与其灵敏系数K的标定条件不同 时, 或受非单向应力状态时, 由于横向效应的影响, 实际K值要 改变, 如仍按标称灵敏系数来进行计算, 可能造成较大误差。 当不能满足测量精度要求时, 应进行必要的修正, 为了减小横 向效应产生的测量误差, 现在一般多采用箔式应变片。
三、 应变片的温度误差及补偿
(3 - 14)
ΔRt=Rt- R0= R0α0Δt
（3 - 15）
2)
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βs和βg, 若两者不粘贴, 则它们的长度分别为
由此可知, 应力值σ正比于应变ε, 而试件应变ε正比于电阻 值的变化, 所以应力σ正比于电阻值的变化, 这就是利用应变片 测量应变的基本原理。
电阻应变片特性
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。
5.1 金属应变式传感器
2、应变片的结构与材料
由敏感栅1、基底2、盖片3、引线4和粘结剂等组 成。这些部分所选用的材料将直接影响应变片的性能。 因此，应根据使用条件和要求合理地加以选择。
4 3 b 2 1 l
栅长 栅宽
（1） 敏感栅 ）
电阻应变片结构示意图
由金属细丝绕成栅形。电阻应变片的电阻值为60 、 120 、200 等多种规格，以120 最为常用。应变片栅 长大小关系到所测应变的准确度，应变片测得的应变大 小是应变片栅长和栅宽所在面积内的平均轴向应变量。
图 3 3 常 用 应 变 片 的 形 式 -
4、 温度误差及其补偿 、 （1） 温度误差 ）
用作测量应变的金属应变片，希望其阻值仅随应 变变化，而不受其它因素的影响。实际上应变片的阻 值受环境温度(包括被测试件的温度)影响很大。由于环 境温度变化引起的电阻变化与试件应变所造成的电阻 变化几乎有相同的数量级，从而产生很大的测量误差， 称为应变片的温度误差，又称热输出。因环境温度改 变而引起电阻变化的两个主要因素： 应变片的电阻丝(敏感栅 具有一定温度系数； 敏感栅)具有一定温度系数 应变片的电阻丝 敏感栅 具有一定温度系数； 电阻丝材料与测试材料的线膨胀系数不同。 电阻丝材料与测试材料的线膨胀系数不同。
（2） 温度补偿（自补偿法和线路补偿法） ） 温度补偿（自补偿法和线路补偿法） ① 单丝自补偿应变片
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双丝组合式自补偿应变片
是由两种不同电阻温度系数（一种为正值，一种为负 值）的材料串联组成敏感栅，以达到一定的温度范围 内在一定材料的试件上实现温度补偿的，如图。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 两段敏 感栅，随温度变化而产生的电阻增量大小相等，符号 感栅， 随温度变化而产生的电阻增量大小相等， 相反，即 相反，
传感器复习题
传感器及检测技术复习题一、填空题1.测试技术包含_________和_________两方面。
2.传感器通常由 ，转换元件和 组成。
3.电路参量式传感器包括三种 、 、 基本形式。
4.根据被测量是否随时间变化，测量分为_________ 和_________ 。
5.根据测量时是否与被测量对象接触，测量可分为 和 。
6.为了消除电阻应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括： 、 、和 。
7.铜热电阻在一些测量精度要求 ，且温度较低的场合，用来测量 ℃范围的温度。
8.电桥的三种工作方式中， 的灵敏度最高， 次之， 灵最低。
9.为避免或减小导线电阻对测温的影响，工业热电阻多采用 接法。
10.在应用中，电容式传感器有三种基本形式，即 型 型和 。
11.涡流传感器的工作原理是基于 ，涡流传感器可分为 、 两类，转换电路一般采用交流电桥转换 ，用谐振电路转换 。
12.霍尔传感器是利用半导体材料中的 在磁场中运动，由于受到 的作用而产生电动势来检测被测物理量的。
13.传感器是指一个能将被测的非电量变换成 的器件。
14.测量转换电路的作用是 。
15.引用误差是指测量的 与仪表的 之比，这一指标通常用来表征仪器本身的精度，而不是 的精度。
16.压阻器件本身受到温度影响后，要产生 漂移和 漂移。
因此，必须采用 来补偿。
17.传感器常用的非线性校正方法有两种，即 非线性补偿法和 补偿法。
18.按被测量随时间变化的速度，误差可分为 和 。
19.半桥工作方式，两应变片处于 工作状态，即一个应变片感受 应变，另一个应变片感受 应变，经推导可证明理论上不存在非线性关系。
20.半导体热敏电阻按温度系数可分为 、 和 。
21.电容式传感器是将被测量的变化转换成 变化的一种传感器。
22.感应同步器的检测系统分为 、 两类，采用 技术可以提高其测量精度。
23.涡流传感器最大的特点是可以实现非接触式测量，应用非常广泛，可以测量 、 、及 、 、 。
传感器与测试技术复习题与答案
传感器与测试技术习题及答案1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？3．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？4．某位移传感器，在输入量变化5 mm 时，输出电压变化为300 mV ，求其灵敏度。
5. 某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV 、S3=5.0mm/V ，求系统的总的灵敏度。
6．什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？7、试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处。
8、 应变片产生温度误差的原因及减小或补偿温度误差的方法是什么？9、钢材上粘贴的应变片的电阻变化率为0.1%，钢材的应力为10kg/mm 2。
试求 10、如图所示为等强度梁测力系统，1R 为电阻应变片，应变片灵敏度系数05.2=k ，未受应变时Ω=1201R ，当试件受力F 时，应变片承受平均应变4108-⨯=ε，求（1）应变片电阻变化量1R ∆和电阻相对变化量11/R R ∆。
（2）将电阻应变片置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V ，求电桥输出电压是多少。
（a ）（b ） 图等强度梁测力系统11、单臂电桥存在非线性误差，试说明解决方法。
12、某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在t=0时，输出为10mV;t →∞时，输出为100mV;在t=5s 时，输出为50mV,试求该传感器的时间常数。
13. 交流电桥的平衡条件是什么？14．涡流的形成范围和渗透深度与哪些因素有关?被测体对涡流传感器的灵敏度有何影 响?15．涡流式传感器的主要优点是什么?16．电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？17．某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径)(4mm r =，工作初始极板间距离)(3.00mm =δ，介质为空气。
问：（1）如果极板间距离变化量)(1m μδ±=∆，电容的变化量C ∆是多少？（2）如果测量电路的灵敏度)(1001pF mV k =，读数仪表的灵敏度52=k （格／mV ）在)(1m μδ±=∆时，读数仪表的变化量为多少？18．寄生电容与电容传感器相关联影响传感器的灵敏度，它的变化为虚假信号影响传感器的精度。
应变片式传感器-习题
， 3 0 ， 4 0
1 R 1 U U K U sr 电桥输出 sc sr 2 R 2
▲若R1，R２产生ΔR的绝对值相等，符号相同 时，即 1 , 2 则Usc=0，电桥无输出， 两工作臂的作用互相抵消。 22
③四臂工作
此方法简单易行，能在较大温度范围内进行补偿。缺点 是三个条件不易满足，尤其是条件③。在某些测试条件 16 下，温度场梯度较大，R1和R2很难处于相同温度点。
若此时有应变作用，只会引起电阻R1发生变化，R2 不承受应变。故由前式可得输出电压为
根据被测试件承受应变的情况，可以不另加专门的补偿 块，而是将补偿片贴在被测试件上，这样既能起到温度 补偿作用，又能提高输出的灵敏度，如图所示的贴法。
13
测量应变时，使用两个应变片，一片贴在被测试件 的表面，图中R1称为工作应变片。另一片贴在与被测试 件材料相同的补偿块上，图中R2，称为补偿应变片。
R2 R1
补偿应变片粘贴示意图
14
当被测试件不承受应变时， R1 和 R2 处于同一温度 场，调整电桥参数，可使电桥输出电压为零，即
U SC AR1R4 R2 R3 0
20
上式为电桥加减特性表达式。
电桥输出公式讨论： ①单臂工作 只有一只电阻 R 产生ΔR 变化时， 电桥输出电压
U sc 1 R 1 U sr K U sr 4 R 4
21
②双臂工作 ▲设R1产生正ΔR 的变化，R２产生负ΔR的变 化，且变化的绝对值相等； 即 1 ，
l R S
两边取对数，得
ln R ln ln l ln S
等式两边取微分，得
dR d dl dS R l S
重庆理工大学传感器考试答案
1． 什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？ 答：某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。
相对误差有实际相对误差和标称相对误差两种表示方法。
实际相对误差是绝对误差与被测量的真值之比；标称相对误差是绝对误差与测得值之比。
引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法，也用相对误差表示，它是相对于仪表满量程的一种误差。
引用误差是绝对误差（在仪表中指的是某一刻度点的示值误差）与仪表的量程之比。
2． 什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？它们通常应用在什么场合？ 答：测量误差是测得值与被测量的真值之差。
测量误差可用绝对误差和相对误差表示,引用误差也是相对误差的一种表示方法。
在实际测量中，有时要用到修正值，而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。
在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。
采用绝对误差难以评定测量精度的高低，而采用相对误差比较客观地反映测量精度。
引用误差是仪表中应用的一种相对误差，仪表的精度是用引用误差表示的。
3． 什么是粗大误差？如何判断测量数据中存在粗大误差？答：超出在规定条件下预期的误差称为粗大误差，粗大误差又称疏忽误差。
此误差值较大，明显歪曲测量结果。
在判别某个测得值是否含有粗大误差时，要特别慎重，应作充分的分析和研究，并根据判别准则予以确定。
通常用来判断粗大误差的准则有：3σ准则（莱以特准则）；肖维勒准则；格拉布斯准则。
15．用x 光机检查镁合金铸件内部缺陷时，为了获得最佳的灵敏度，透视电压y 应随透视件的厚度x 而改变，经实验获得下列一组数据（如下表所示），试求透视电压y 随着厚度x 变化的经验公式。
X/mm 12 13 14 15 16 18 20 22 24 26 Y/kv52．055．058．061．065．070．075．080．085．091．0解：作x ，y 散点图，属一元线性回归。
回归方程为：bx b y+=0ˆ 方法一：用平均值法求取经验公式的b 0和b 时，将n 对测量数据（x i ，y i ）分别代入bx b y+=0ˆ式，并将此测量方程分成两组，即⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫+=+=+=+=+=)16(0.65)15(0.61)14(0.58)13(0.55)12(0.5200000b b b b b b b b b b ⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫+=+=+=+=+=)26(0.91)24(0.85)22(0.80)20(0.75)18(0.7000000b b b b b b b b b bb b 7050.2910+= b b 11050.401+=将两组方程各自相加，得两个方程式后，即可解出b 0和b 。
08自动化传感器章节习题与答案
1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。
敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。
2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？解：（1）开发新的敏感、传感材料：在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料的性能改变，从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后，寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。
（2）开发研制新型传感器及组成新型测试系统① MEMS 技术要求研制微型传感器。
如用于微型侦察机的CCD 传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。
② 研制仿生传感器 ③ 研制海洋探测用传感器 ④ 研制成分分析用传感器 ⑤ 研制微弱信号检测传感器（3）研究新一代的智能化传感器及测试系统：如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。
它们的特点是传感器与微型计算机有机结合，构成智能传感器。
系统功能最大程度地用软件实现。
（4）传感器发展集成化：固体功能材料的进一步开发和集成技术的不断发展，为传感器集成化开辟了广阔的前景。
（5）多功能与多参数传感器的研究：如同时检测压力、温度和液位的传感器已逐步走向市场。
3. 时间常数为0.001秒的一阶装置对正弦信号进行测量，要求振幅误差在5%以内，求该装置能够测量的正弦信号的最高频率。
解:τ=0.001100/5])2(1[11)(1212=+-=-f f H πτ (7)f=52.3 (3)4.设时间常数为5s 的温度计，从C 20 的室温条件下突然输入C 80 的水中，经过15s 之后，温度计的指示值为多少度? (77℃) 5．传感器的静态指标有哪些？1、试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处。
自动检测技术及应用--课后题总结
测量定义是：借助专用的技术和设备，通过实验和计算等方法取得被测对象的某个量的大小和符号。
测量目的：从而掌握被测对象的特性，规律或控制某一过程等等。
测量方法：测量分为直接测量和间接测量。
根据测量结果的显示方式：测量分为模拟测量和数字量测量。
按被测量是否随时间变化：测量分为静态测量和动态测量。
根据测量是否与被测量对象接触：测量分为接触式测量和非接触式测量。
常用的具体测量方法：零位法，偏差法，微差法。
零位法是指被测量与已知标准进行比较，使这两种量对仪器的作用抵消为零，从而可以肯定被测量就等于已知标准量。
偏差法是指测量仪器表用指针相对于表盘上分度线的位移来直接表示被测量大小。
微差法是零位法和偏差法的结合。
误差可分系统误差，随机误差，粗大误差系统误差在同一条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号保持不变，或在条件改变时，按一定规律变化的误差称为系统误差。
随机误差在同一条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。
粗大误差超出在规定条件下预期的误差称为粗大误差。
衡量仪表测量能力的指标，较多的是精确度，简称精度，与精度有关的指标为：精密度，准确度，精确度等级。
精密度是指测量仪表示值不一致程度的量，即对某一稳定的被测量，在相同的工作条件下，由同一测量者使用同一仪表，在相当短的时间内按同一方向连续重复的测量获得测量结果不一致的程度。
准确度是指仪表指示值有规律地偏离真值的程度仪表精确度等级定义：仪表在规定工作条件下，其最大绝对允许误差值对仪表测量范围的百分数绝对值。
随机误差一般具有特征1集中性2对称性3有界性传感器的定义包含几个方面的意思1传感器是一种测量装臵，能完成检测任务2它的输入量是某一被测量3它的输出量是某种物理量4输出输入有对应关系，且应有一定的精确度。
传感器一般由敏感元件转换元件转换电路组成1说明电阻应变片的组成，规格及分类。
答：电阻应变片由引出线，覆盖层，基片和敏感栅等部分组成。
应变片 温度补偿片原理
应变片温度补偿片原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊应变片和温度补偿片原理，这可真的超级神奇呢！
你想想看，就像咱人遇到不同情况会有不同反应一样，应变片也能对物体的变形啥的特别敏感！比如说，当一根钢梁受到压力时，应变片就能立刻感知到并把这个变化准确地记录下来，这是不是很厉害？
而温度补偿片呢，就像是应变片的好搭档！它能帮应变片纠正因为温度变化带来的误差。
好比说，大热天你自己热得难受，做事可能都没那么靠谱了，但有个小伙伴能给你降温让你清醒，这温度补偿片就起着这样的作用呀！
咱再深入说说，应变片就像个小侦探，能敏锐地捕捉到物体哪怕一点点的变化。
你知道吗，在一些大型建筑的监测中，应变片可是立下了大功！时刻关注着建筑的“健康状况”，一旦有啥风吹草动，它马上发出信号。
温度补偿片呢，就像是那个默默守护的卫士，让应变片能专心工作。
举个例子，在一个高温的工厂环境里，要是没有温度补偿片，应变片可能就被温度干扰得不知所措了，那可就麻烦啦！
想象一下，如果没有应变片和温度补偿片，我们很多重要的工程、科研岂不是都没法进行得那么顺利了？它们俩真的是缺一不可啊！应变片准确地感知，温度补偿片贴心地辅助，共同为我们的科技发展贡献力量呢！所以啊，可别小看了这小小的应变片和温度补偿片，它们的原理和作用真的太重要啦！。
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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 － 15 )
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
应变片的温度误差及补偿
Ls= L0 ( 1+ β s Δ ｔ ) ( 3 - １6 ）
Lg= 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 — １8)
εβ = Δ LL0= (β g— β ｓ )Δ t (3 — 19)
Δ 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
应变片的温度误差及补偿
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
应变片的温度误差及补偿
Uo=Ａ [( R1+ Δ R1t ） R4-(ＲB＋ Δ RBt）Ｒ3 ］ ＝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 R
１=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 .
② R1 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.
应变片的温度误差及补偿
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
应变片的温度误差及补偿
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。