选择式自补偿应变片

选择式自补偿应变片

温度误差来源

粘贴在试件上的应变片，当环境温度变化 $\mathrm{\Delta }t$ 时，其电阻变化 $\mathrm{\Delta }{R}_t$ 由两部分组成：

1. 电阻温度效应：敏感栅材料电阻率随温度变化，贡献为 $R_0\alpha \mathrm{\Delta }t$，其中 $R_0$ 为初始电阻，$\alpha$ 为敏感栅电阻温度系数。
2. 热膨胀失配：试件材料线膨胀系数 ${\beta }_g$ 与敏感栅线膨胀系数 ${\beta }_s$ 不同，温度变化使敏感栅产生附加应变 $({\beta }_g-{\beta }_s)\mathrm{\Delta }t$，该应变被敏感栅感知，贡献为 $R_0{K}_0({\beta }_g-{\beta }_s)\mathrm{\Delta }t$，其中 $K_0$ 为应变片灵敏系数。

因此总温度引起的电阻变化为：

自补偿条件

为使 $\mathrm{\Delta }{R}_t=0$，需满足：

即：

当试件材料线膨胀系数 ${\beta }_g$ 已知时，选择敏感栅材料使其电阻温度系数 $\alpha$ 满足上式，即可实现温度自补偿。

符号说明

• $\alpha$：敏感栅电阻温度系数，单位 $1{\mathrm{/}}^{\circ }\text{C}$
• $K_0$：应变片灵敏系数，无量纲
• ${\beta }_g$：试件材料线膨胀系数，单位 $1{\mathrm{/}}^{\circ }\text{C}$
• ${\beta }_s$：敏感栅线膨胀系数，单位 $1{\mathrm{/}}^{\circ }\text{C}$
• $\mathrm{\Delta }t$：温度变化量，单位 ${}^{\circ }\text{C}$

特点与限制

• 优点：容易加工、成本低。
• 缺点：只适用于特定试件材料（${\beta }_g$ 固定），且温度补偿范围较窄。