电阻应变式传感器零点温度补偿剖析

Value Engineering 0引言应变式传感器以电阻应变片为转换元件，应变片粘贴在被测试件表面，由于被测试件的变形使其表面产生应变，从而引起电阻应变片的阻值变化，通过测量电阻的变化即反映了应变或应力的大小。

电阻应变片不仅能够测量应变，而且对其他的物理量，只要能变为应变的相应变化，都可进行测量，如可以测量力、压力、位移、力矩、重量、温度和加速度等物理量。

它结构简单、体积小、测量范围广、频率响应特性好、适合动态和静态测量、使用寿命长、性能稳定可靠，是目前应用最广泛的传感器之一[1-3]。

电阻应变片由于温度变化引起的电阻变化与试件应变所产生的电阻变化几乎有相同的数量级，如果不采取必要的措施克服温度的影响，测量的精度无法保证。

1温度误差产生的原因1.1电阻温度系数的影响应变片敏感栅的电阻丝阻值随温度变化的关系可用下式表示：R t =R 0（1+α0）Δt （1）式中:R t ———温度为t 时的电阻值；R 0———温度为t 0时的电阻值；α0———温度为t 0时金属丝的电阻温度系数；Δt ———温度变化值，Δt=t-t 0。

当温度变化Δt 时，电阻丝电阻的变化值为：ΔR=R t -R 0=R 0α0Δt （2）1.2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。

当试件与电阻丝材料的线膨胀系数不同时，由于环境温度的变化，电阻丝会产生附加变形，从而产生附加电阻变化。

设电阻丝和试件在温度为0℃时的长度均为l 0，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l s =l 0（1+βs Δt ），l g =l 0（1+βg Δt ）（3）当两者粘贴在一起时，电阻丝产生的附加变形Δl 、附加应变εβ和附加电阻变化ΔR β分别为Δl =l g -l s =（βg -βs ）l 0Δt（4）εβ=Δl 0=（βg -βs ）Δt ，ΔR t =K 0R 0εβ=K 0R 0（βg -βs ）Δt （5）那么由于温度变化而引起的应变片总电阻相对变化量为ΔR t 0=ΔR α+ΔR β0=[α0+K 0（βg -βs ）]Δt （6）折合成附加应变量或虚假的应εt ，有εt =ΔR tR 00=αK 0+（βg -βs"）Δt （7）由式（6）和式（7）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（K 0，α0，βs ）以及被测试件线膨胀系数βg 有关。

传感器零点温度漂移补偿方法研究现状综述我们把传感器在额定电压下，未受输入信号时的输出（一般为电压值）称为传感器的“零点”。

零点输出的企业标准一般控制在满量程输出电压的百分之一。

我们又把传感器零点随时间不断变化的现象，称为传感器的“零点漂移”[1]。

传感器广泛应用于各种工农业生产实践中，一切科学研究和生产过程要获取信息都要通过其转换为易传输与处理的电信号。

但大多数传感器的敏感元件采用金属或半导体材料，其静态特性与环境温度有着密切联系。

实际工作中由于传感器的工作环境温度变化较大，又由于温度变化引起传感器的热输出较大，将会带来较大的测量误差；同时，温度变化影响零点大小，继而影响到传感器的静态特性，所以必须采取措施以减少或消除温度变化带来的影响，即必须进行零点温度补偿。

一、零漂产生原因传感器零点产生漂移的原因很多。

如对压力传感器来说，桥路中元件参数本身就不对称；弹性元件和电阻应变计的敏感栅材料温度系数，线胀系数不同，组桥引线长度不一致等综合因素，最后导致传感器组成电桥后相邻臂总体温度系数有一定差异，当温度变化时，相邻臂电阻变化量不同，从而使电桥产生输出不平衡，即产生了零点漂移[2]；对智能传感器，时漂——即对系统而言，随着时间的增加，相当于对系统进行老化处理，这样，系统的结构特征就要发生变化，从而产生漂移。

温漂——受温度影响而引起的零点不稳定[3]。

可见，温度的影响是产生零点漂移的最主要因素，也是最难控制的。

以压力传感器零点温度漂移为例，零点温度漂移是衡量压力传感器质量的一个重要性能指标，一般零点温度漂移系数用K 0来表示：C FS T U T U T T T U T U K N ︒⨯---=/%100)]()()[()()(00000000 （1） 上式中，)(0T U N 为参考温度下满量程时的输出电压；)(0T U 和)(00T U 分别为温度T 和参考温度T 0时的零点输出电压。

由于热敏电阻制造工艺的不一致性，温度零点漂移系数K 0不是一个定值，它在不同的温度区间有不同的值。

电阻应变式传感器的温度误差及其补偿
一、温度误差及其产生的原因
1．温度变化引起应变片敏感栅电阻变化而产生附加应变
2．试件材料与敏感栅材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变
二、温度补偿方法
1．桥路补偿法
结构：补偿应变片粘贴于补偿块上（与试件相同的材料），补偿块不受应力。

电路：测量片与补偿片构成半桥（全桥）差动电路。

原理：温度变化引起的应变片电阻变化为相同方向，通过电桥消除影响。

2．应变片自补偿法
方法一
结构：特殊材料构成应变片。

原理：使温度与线膨胀产生的附加应变相互抵消或减小。

条件：
缺点：局限性大。

一种应变片只能用于一种试件材料。

方法二
结构：用两种不同材料构成应变片。

原理：两种不同材料的温度系数不同，选择适当的材料，使电阻变化减小或消除。

条件：。

电阻应变片的温度误差补偿电阻应变片是一种广泛应用于温度测量和补偿的传感器。

然而，由于电阻应变片本身的温度特性，会产生一定的温度误差。

为了提高测量的准确性，我们需要进行温度误差补偿。

电阻应变片的温度误差主要来源于两个方面：一是电阻本身的温度系数，二是电阻应变片的热电效应。

在实际应用中，我们需要通过一系列的补偿手段来消除这些误差。

电阻应变片的温度系数是指电阻值随温度变化而变化的程度。

一般来说，电阻的温度系数是一个正值，也就是说，随着温度的升高，电阻值会增大。

这就导致了在实际测量中，当温度变化时，电阻应变片的电阻值也会发生变化，从而影响到测量结果的准确性。

为了消除这种影响，我们可以通过在电路中引入补偿电阻来抵消电阻值的变化。

补偿电阻的值可以根据电阻应变片的温度系数来确定，以实现温度误差的补偿。

电阻应变片还存在着热电效应，即在温度变化时会产生热电势。

这种热电势同样会对测量结果产生影响。

为了消除热电效应带来的误差，我们可以采用热电偶进行补偿。

热电偶是由两种不同材料的导线组成的，当两个导线的温度不一样时，就会产生热电势。

通过将热电偶与电阻应变片连接在一起，可以通过测量热电势来推算出电阻应变片的温度，从而实现误差的补偿。

除了上述两种方法外，还可以采用温度传感器进行补偿。

温度传感器可以直接测量环境的温度，并将测量结果反馈给控制系统。

通过与电阻应变片进行比较，可以得出温度误差，并进行相应的补偿。

常见的温度传感器有热敏电阻、热电阻和热电偶等。

这些传感器在不同的应用场景中具有不同的特点和优势，可以根据实际需求选择合适的传感器进行温度误差补偿。

电阻应变片的温度误差补偿是提高测量准确性的重要手段。

通过引入补偿电阻、热电偶或温度传感器等方法，可以消除电阻应变片的温度误差，使测量结果更加准确可靠。

在实际应用中，我们需要根据具体情况选择合适的补偿手段，并进行相应的校准和调试，以确保温度误差补偿的有效性和可靠性。

只有这样，才能保证电阻应变片在各种温度条件下的准确测量和可靠应用。

关于电阻应变式传感器灵敏度特性的分析作者：左亚楠来源：《现代职业教育·中职中专》2018年第06期[摘要] 半桥和全桥电路中的电压灵敏度都比单臂高，并且没有非线性误差，为了得到较大的输出，电压或电流信号尽量采用双臂电桥或全桥电桥，可以高效率地体现传感器的功能。

[关键词] 电阻传感器；灵敏度；应变[中图分类号] TP212.9 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）17-0185-01随着科学技术的进步与发展，当代的自动化、智能化已经炙手可热，其中传感器技术也随着时代的潮流兴起，并且越来越受到人们的关注。

传感器在日常生活中是一个非常常见的电器元件，在生活中有着非常广泛的应用。

传感器能够按照一定的规律将抽象的测量转化为输出信号，并呈现出来。

它主要是用电信号的形式将物理量、化学量呈现出来。

传感器是获取直观信息的重要手段，获得信息后才能完成智能的检测和智能人工控制。

传感器技术推动着当代科学技术的进步，是传感器对原始数据的精准测量，才完成了信号的转化和信号处理以及完善数据。

当代的传感器技术就相当于人类的感官，因为有它的存在，才能有大脑与外界的交流。

电阻传感器是对物体受力所产生的变化信号的一种传感器，并且它具有测量精度很高、测量范围广泛、使用期限较长、结构简单、性能稳定、便于观察信号的特点，对当前力、加速度、重量等物理量的测量提供了便利。

一、电阻传感器的原理电阻式传感器种类繁多，应用广泛，它工作的基本原理就是将被测量的变化物理量转化为电阻值的变化，再经过电路显示记录被测量物理量的变化。

电阻应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生应变的传感器，最常用的传感元件是电阻应变片。

（一）电阻应变片的基本结构及测量原理电阻丝应变片是用直径0.025mm的高阻率的电阻丝构成，利用将电阻丝排列成珊形来获得高的电阻，再粘贴在绝缘的基底上，再加上利用在电阻丝两段焊接引线来减少损失，并且达到保护覆盖面的作用。

电阻应变式传感器的温度误差产生的原因电阻应变式传感器是一种常用于测量物体应变变化的传感器，应变传感器的测量信号是通过材料的应变引起的电阻值变化来实现的。

然而，在实际的应用中，电阻应变式传感器的测量结果可能会受到温度的影响，产生温度误差。

以下将介绍电阻应变式传感器温度误差产生的原因。

1.材料的温度系数：在材料扩展过程中，材料的温度系数会引起电阻值的改变。

一般情况下，电阻应变式传感器的工作温度范围是有限的，超出该范围，就会引起温度误差的产生。

2.传感器本身的温度变化：电阻应变式传感器本身也会受到环境温度的影响，如传感器电阻材料的温度系数，线性变温特性等。

当环境温度发生变化时，会导致传感器的电阻值产生相应的变化，从而引起温度误差。

3.导线电阻的影响：传感器与测量电路之间通过导线连接，导线本身的电阻也会受到温度的影响。

因为导线的电阻也是温度变化的函数，所以在传输信号的过程中，导线的电阻值发生改变，会对传感器的测量结果产生影响，导致温度误差的产生。

4.热量传导：在实际应用中，传感器可能暴露在复杂的温度环境下，如测量液体温度时，传感器与液体之间会有热量传导。

因为热量传导会改变传感器的温度，从而引起传感器电阻值的变化，产生温度误差。

5.温度梯度：在一些复杂的工况环境中，由于温度的不均匀分布，可能会产生温度梯度。

这种温度梯度会导致传感器不同部分的温度不一致，从而引起传感器测量结果的误差。

为了解决电阻应变式传感器的温度误差问题，可以采取以下措施：1.温度补偿：通过在传感器中加入温度补偿电路，校正温度对传感器测量结果的影响，提高测量的准确性。

2.使用温度稳定的材料：选择温度稳定性较好的材料作为传感器的构造材料，减小温度的影响。

3.保护措施：对传感器进行良好的保护，避免暴露在极端温度环境中，减少温度误差的产生。

总之，电阻应变式传感器的温度误差产生的原因主要包括材料的温度系数、传感器本身的温度变化、导线电阻的影响、热量传导以及温度梯度。

应变式传感器的温度误差及补偿方法作者：张宁来源：《价值工程》2012年第04期摘要：分析了应变式传感器在实际应用中由于环境温度变化等因素的影响产生的附加误差，给出了几种温度误差的补偿方法，以提高测量的准确性。

关键词：应变式传感器；温度误差；补偿中图分类号：TS3 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）04-0011-020引言应变式传感器以电阻应变片为转换元件，应变片粘贴在被测试件表面，由于被测试件的变形使其表面产生应变，从而引起电阻应变片的阻值变化，通过测量电阻的变化即反映了应变或应力的大小。

电阻应变片不仅能够测量应变，而且对其他的物理量，只要能变为应变的相应变化，都可进行测量，如可以测量力、压力、位移、力矩、重量、温度和加速度等物理量。

它结构简单、体积小、测量范围广、频率响应特性好、适合动态和静态测量、使用寿命长、性能稳定可靠，是目前应用最广泛的传感器之一[1-3]。

电阻应变片由于温度变化引起的电阻变化与试件应变所产生的电阻变化几乎有相同的数量级，如果不采取必要的措施克服温度的影响，测量的精度无法保证。

1温度误差产生的原因1.1 电阻温度系数的影响应变片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+?琢0）?驻t（1）式中:Rt——温度为t时的电阻值；R0——温度为t0时的电阻值；?琢0——温度为t0时金属丝的电阻温度系数；Δt——温度变化值，Δt=t-t0。

当温度变化Δt时，电阻丝电阻的变化值为：ΔR=Rt-R0=R0?琢0Δt（2）1.2 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。

当试件与电阻丝材料的线膨胀系数不同时，由于环境温度的变化，电阻丝会产生附加变形，从而产生附加电阻变化。

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ls=l0（1+βsΔt），lg=l0（1+βgΔt）（3）当两者粘贴在一起时，电阻丝产生的附加变形Δl、附加应变εβ和附加电阻变化ΔRβ分别为Δl=lg-ls=（βg-βs）l0Δt（4）εβ=■=（βg-βs）Δt，ΔRt=K0R0εβ=K0R0（βg-βs）Δt（5）那么由于温度变化而引起的应变片总电阻相对变化量为■=■=[?琢0+K0（βg-βs）]Δt（6）折合成附加应变量或虚假的应εt，有εt=■=■+（βg-βs）Δt （7）由式（6）和式（7）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，?琢0，βs）以及被测试件线膨胀系数βg有关。

应变式传感器温度补偿常用方法
以下是 6 条关于应变式传感器温度补偿常用方法：
1. 硬件补偿法，这就好比给传感器穿上一件特制的“保暖衣”！比如说，在传感器电路中加入一些专门针对温度变化进行调整的元件，像电阻之类的。

“哎呀，这样不就能很好地应对温度变化对传感器的影响啦！”
2. 软件补偿法呀，就像是给传感器配备了一个超级智能的“大脑”！通过编写程序来分析和修正温度对应变式传感器的影响。

“你想想，这多牛啊，用软件的力量来克服温度难题！”
3. 自补偿法，它就好像传感器自己学会了怎么在不同温度下“照顾”自己！利用传感器自身的材料特性来实现温度补偿。

“哇塞，传感器自己就把问题解决了一部分，多厉害呀！”
4. 组合补偿法，这不就是把各种方法都请来一起“帮忙”嘛！将硬件补偿和软件补偿等结合起来，发挥各自的优势。

“那效果肯定是杠杠的呀，多种方法组合，温度还能奈我何？”
5. 零点温度补偿法，就像是给传感器找到了一个温度下的“平衡点”！专门针对零点的漂移进行补偿。

“嘿嘿，这样就能让传感器在低温和高温下都能准确工作啦！”
6. 灵敏度温度补偿法，这可以理解为让传感器的灵敏度不会被温度“带偏”！保证传感器在不同温度环境下测量的准确性。

“你说，有了这个方法，应变式传感器多踏实呀！”
我觉得这些温度补偿常用方法真的是应变式传感器能够稳定可靠工作的重要保障呢，每一种都有其独特的作用和价值，我们要根据具体情况灵活运用呀！。