应变片的温度误差及补偿

应变片测量温度补偿在工业生产和科学研究中，温度是一个非常重要的物理量。

准确地测量温度对于保证产品质量、实现工艺优化以及科学研究的准确性至关重要。

然而，由于环境和材料等因素的影响，传统的温度测量方法往往存在一定的误差。

为了减小这些误差，科学家们设计出了应变片测量温度补偿的方法。

应变片是一种能够感知物体形变的传感器，它可以通过测量物体的应变来间接地推断出温度。

应变片的原理非常简单，它利用了材料在受力下发生形变的特性。

当物体受到外力作用时，它会发生形变，而应变片可以感知到这种形变，并将其转化为电信号输出。

通过对应变片输出的电信号进行分析，我们就可以获得物体的应变情况，从而推断出物体的温度。

然而，应变片的测量结果并不总是准确的。

这是因为应变片的输出信号不仅受到温度的影响，还受到其他因素的干扰。

为了排除这些干扰因素对温度测量结果的影响，科学家们引入了温度补偿的概念。

温度补偿是一种通过测量其他参量来消除应变片输出信号中温度引起的误差的方法。

具体而言，科学家们通过同时测量物体的温度和其他参量（如应变、压力等），并建立起它们之间的数学模型。

通过分析这个数学模型，我们可以根据其他参量的测量结果来推断出物体的温度，从而实现温度补偿。

温度补偿的关键在于建立准确的数学模型。

这个数学模型需要考虑到应变片的特性、物体的材料参数以及其他参量的影响。

科学家们通过大量的实验和理论分析，不断改进和完善数学模型，以提高温度补偿的准确性和可靠性。

温度补偿在工业生产和科学研究中有着广泛的应用。

例如，在汽车制造中，应变片测量温度补偿可以用于发动机的温度监测，从而实现对发动机工作状态的准确控制。

在航天器的设计中，应变片测量温度补偿可以用于航天器表面温度的实时监测，以保证航天器的安全运行。

在材料科学研究中，应变片测量温度补偿可以用于材料的热膨胀系数的测量，从而帮助科学家们理解材料的热力学性质。

应变片测量温度补偿是一种有效提高温度测量准确性的方法。

R1 R2
=
△R2t/ △R1t/
R2 R1
而其中 ( △R1t) = - ( △R2t)
3 、小结
311 温度变化引起应变片敏感栅电阻变
化而产生附加应变和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
等两个原因是造成应变片温度误差的主要原
因。
312 这里介绍的温度误差补偿方法 ,由于
△1t1 ———温度变化 △t 时应变丝的膨胀 量;
△1t2 ———温度变化 △t 时试件的膨胀量 ; 如果β丝 和β试 不相等 ,则从式 (6) 、(7) 可 知 , △1t1和 △1t2也就不相等 。但是 ,应变丝和 试件是粘连在一起的 ,若β丝 <β试 ,则应变丝 被迫从 △1t1拉长至 △1t2 ,这时就使应变丝产
No. 1 Vol . 9
Journal of Hulunbeir College Published in Mar. 2001
电阻应变片测量中温度误差的补偿方法
梁立凯
抚顺职工大学 辽宁抚顺市 113008
摘 要 :电阻应变式传感器的实际工程中应用较广 ,但是由于温度变化引起应变片电阻变化对测量精
参数和试件的线膨胀系数 ,就在测量中对其 产生影响较大的环境温度变化 ,探讨补偿方 法。
2 、温度误差的补偿方法 温度误差的补偿方法 ,基本上分为桥路 补偿和应变片自补偿两种 。 211 桥路补偿法 桥路补偿法也称补偿片法 。应变片通常 是作为平衡电桥的一个臂测量应变的 ,利用 电桥的和差特性 ,电桥的输出反映相邻桥臂 电阻值变化相减的结果 ,如图 1 (a) 所示 , R1 为工作片 ,R2 为补偿片 。 工作片 R1 粘 贴在被测工作的 需要测量的部位 , 补偿片 R2 粘贴在 一块不受力的与 被测试件的相同 的材料上 ,这块 材料自由地放在 试件上或附近 ,如图 1 ( b) 。当温度发生变化 时 ,工作片 R1 和补偿片 R2 的电阻都发生变

电阻应变传感器的温度误差及其补偿
➢ 由于温度变化引起电阻应变片阻值的变化与被测量引起的阻值的变化几乎 有相同的数量级。
➢ 若不采取适当的补偿措施，电阻应变传感器将无法工作。 ➢ 引起温度误差的主要因素有：
1. 应变片本身电阻随温度的变化引起误差。该项温度误差可用半桥或全桥 测量电路获得较好的补偿效果。
2. 应变片材料的线膨胀系数与基底材料的线膨胀系数不同引起温度误差。 为消除该项温度误差主要是采取应变片自补偿方法，在制造传感器时已 加以考虑。
对使用者来说，最好的补偿方法是采用半桥或全桥测量电路。
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3.1的弹性模量随温度变化引起的误差。 ➢ 电阻应变片制造好后，用粘合剂粘贴到测试件上成为电阻应变传感 器。被测量作用于测试件下，应变片跟着测试件产生机械变形，从 而形成电阻应变片阻值发生变化。 ➢ 由于测试件的弹性模量随着温度的增加而减小，在被测量不变的情 况下，应变片产生的应变量增加。
➢ 因此，传感器桥路输出电压随温度的增加 而增加，从而引起温度附加误差。该项误差 不能采用半桥或全桥测量电路加以克服，必 须采用适当的补偿措施。
Uo
U 2
k (1
)
U () k() C 2
图3-T8 弹性模量的温度补偿

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：。

电阻应变片的温度效应,采用桥路补偿法,求解释原理
应变片是一种传感器，它主要是利用物质的应变特性，优化把力量或压力转变为电信号，传输到相应仪器读取：测量压力、力、温度及其他现象。

然而，由于温度的变化，应变片传感器也会受到影响，因此，必须采用温度补偿方法来降低温度的影响。

其中，最常见的一种温度补偿方式是桥路补偿法。

桥路补偿法广泛应用于对电阻应变片的温度补偿，其原理是将受温度影响的应变片电阻与两个相同介质中的固定电阻组成四支桥，以消除不同电阻器温度补偿变化而产生的误差，确保电阻应变片具有可靠的工作特性。

桥路补偿法根据电阻应变片的温度效应，利用等效电路原理，将温度补偿置于四支桥中，获取输出值。

部分电阻应变片采用了特殊结构，引入了温度补偿器，这种特殊结构有助于增强电阻应变片的温度补偿能力。

此外，有的四支桥包含五个电阻器，把第五电阻器并入桥中，可以使温度补偿值获得更大的调节空间。

总之，桥路补偿法是一种常用的温度补偿方式，广泛应用于对电阻应变片的温度补偿。

该原理根据电阻应变片的温度效应，将其置于四支桥中，消除不同电阻器温度补偿变化而产生的误差，确保电阻应变片具有可靠的工作特性。

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。

温度系数不同， 一个为正， 一个为负的特
性， 将两者串联绕制成敏感栅 。
若 两 段 敏 感 栅 Ｒ１ 和 Ｒ２ 由 于 温 度 变
化而产生的电阻变化为大小相等而符号相
反， 就可以实现温度补偿。电阻 Ｒ１ 和 Ｒ２ 的
比值关系由下式决定：
Ｒ１ Ｒ２
＝
△Ｒ２ｔ／Ｒ２ △Ｒ１ｔ／Ｒ１
（１５）
其中（ Ｒ１ｔ） ＝－（ Ｒ２ｔ）
作者单位： 中南大学土木建筑学院
参考文献 ［１］王 化 祥 ， 传 感 器 原 理 及 应 用［Ｍ］， 天 津 ：天
津大学出版社， １９８８．９．３０－ ３１。 ［２］栾 桂 冬 ， 传 感 器 及 其 应 用［Ｍ］， 西 安 ：西 安
电子科技大学出版社， ２００２．１．２６－ ２７。 ［３］张 建 民 ， 传 感 器 与 检 测 技 术［Ｍ］， 北 京 ：机
引起的电阻变化为
△Ｒｔ!＝Ｒ０Ｓ!ｔ!＝Ｒ０Ｓ（ !２－ !１） △ｔ
（ １１）
３、由于温度变化△ｔ 而 引 起 的 总 电 阻
变化为：
△Ｒｔ＝ △Ｒｔ"＋ △ Ｒｔ!＝ Ｒ０ " △ｔ＋Ｒ０Ｓ（ !２－ !１）
△ｔ
（ １２）
这样， 由于温度变化产生的总的虚假
应变量为：
"ｔ＝（ △Ｒｔ／Ｒ０） ／Ｓ＝α△ｔ／Ｓ＋（ !２－ !１） △ｔ （ １３）
化于人以外的各种设备中， 并由这些设备 与办公人员构成服务于某种目标的人机信 息处理系统。其目的是尽可能充分的利用 信 息 资 源 ， 提 高 生 产 率 、工 作 效 率 和 质 量 ， 节省时间， 辅助决策、求取更好的经济效 果， 以达到既定的目标。目前的办公自动化 系统是以知识管理为核心， 建立在企业 Ｉｎｔｒａｎｅｔ 平台上， 旨在帮助企业实现动态的 内容和知识管理。办公自动化表现出以下 特点： 第一， 其应用背景由单纯的模拟手工 办公环境的运用， 向一个要求更高的电子 化协同工作环境转化， 其环境必须为用户 提供一个打破部门界限的网络互动式办公 作业环境； 第二， 对于办公自动化的理念有 了新的定义， 由原先作为企业行政办公信 息化服务的概念， 逐步扩大延伸到企业的 各项业务管理环节， 成为企业运营信息化 和数字化的一个重要组成环节； 第三， 其外 延部分得到了迅速的扩展， 其中知识管理 理念的渗透表现尤为突出。

当温度发生变化时工作片r1和补偿片r2的电阻都发生变化但他们的温度变化是相同的即?r1?r2r1和r2因么采用电阻应变片测量应变时，一般都需采取温度补偿措施？如何实现补偿？
答：采用电阻应变片时，采取温度补偿的原因：一是温度的变化会引起应变片阻值的变化，这与采用电阻应变片测材料的应变时应只有应变引起电阻应变片的阻值发生变化的初衷不符，对测量结果会产生较大的影响；二是被测材料与应变片的线膨胀系数不同，使得粘在材料上的应变片的应变与材料的应变不一致而引起测量误差。因此采用电阻应变片测量应变时，一般都需采取温度补偿措施。
补偿办法：采用桥路补偿。如图，R1为工作片，R2为补偿片。工作片作为平衡电桥的一个臂测量应变的，利用电桥的和差特性，电桥的输出反映相邻桥臂电阻值变化相减的结果。工作片RI粘贴在被测工作的需要测量的部位，补偿片R2粘贴在一块不受力的与被测试件的相同的材料上，这块材料自由地放在试件上或附近。当温度发生变化时，工作片R1和补偿片R2的电阻都发生变化，但他们的温度变化是相同的，即 ，R1和R2因接在相邻的桥臂上，所以对电桥输出的影响互相抵消掉，从而起到温度补偿作用。

应变片得温度误差及补偿１、应变片得温度误差由于测量现场环境温度得改变而给测量带来得附加误差, 称为应变片得温度误差. 产生应变片温度误差得主要因素有:１）电阻温度系数得影响敏感栅得电阻丝阻值随温度变化得关系可用下式表示：Rt=Ｒ0 （1＋α 0 Δ t ) （3 - 14）式中: Rｔ——温度为ｔ℃时得电阻值；R０——温度为ｔ０℃时得电阻值；α 0-—金属丝得电阻温度系数；Δ t——温度变化值，Δ ｔ=t —t０。

当温度变化Δｔ时，电阻丝电阻得变化值为Δ Rt=Ｒt—R0= R0 α 0Δ t （ 3 - 1５）２）试件材料与电阻丝材料得线膨胀系数得影响当试件与电阻丝材料得线膨胀系数相同时，不论环境温度如何变化，电阻丝得变形仍与自由状态一样，不会产生附加变形。

当试件与电阻丝线膨胀系数不同时，由于环境温度得变化, 电阻丝会产生附加变形，从而产生附加电阻.设电阻丝与试件在温度为０℃时得长度均为L0 ，它们得线膨胀系数分别为β ｓ与βg, 若两者不粘贴, 则它们得长度分别为Ls= Ｌ0（1＋β s Δ t）（3 — 16 )Lg= L0 （1＋βｇΔ ｔ) ( 3—17 ）当二者粘贴在一起时,电阻丝产生得附加变形Δ L，附加应变εβ与附加电阻变化Δ Ｒβ分别为Δ L= Lg - Lｓ=（β g—βs ) L0 Δ t（３－１８)εβ = Δ LL0= （βｇ- βs ）Δ ｔ（３－1９）Δ R β =K０R０εβ ＝Ｋ0 R0（β ｇ—β s）Δｔ（3 －20)由式（3 - 15)与式（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得应变ε ｔ, 有由式( ３－２1 )与式（ 3 - 22 ）可知,因环境温度变化而引起得附加电阻得相对变化量，除了与环境温度有关外,还与应变片自身得性能参数（K ０，α 0 ，β s）以及被测试件线膨胀系数β g 有关。

2、电阻应变片得温度补偿方法电阻应变片得温度补偿方法通常有线路补偿法与应变片自补偿两大类。

应变片温度误差的概念产生原因及补偿方法
应变片温度误差指的是由于应变片与被测物体的温度不一致而引起的测量误差。

通常情况下，应变片的灵敏度会随着温度的变化而发生变化，从而导致测量误差的发生。

应变片温度误差产生原因主要有以下几点：
1. 应变片与被测物体温度不一致。

由于被测物体的温度不是恒定的，因此应变片与物体的温度也会发生变化，从而引起测量误差。

2. 应变片材料的温度系数不同。

不同的材料在温度变化时，其应变系数也会发生变化，从而影响应变片的灵敏度。

3. 应变片与电缆的温度不一致。

由于应变片和电缆连接处的温度不一致，其电阻值也会发生变化，从而影响测量精度。

针对应变片温度误差，可以采取以下补偿方法：
1. 温度补偿法。

该方法是通过测量应变片和被测物体的温度，计算出应变片的灵敏度变化，从而进行温度误差的补偿。

2. 电桥平衡法。

该方法是通过调节电桥电阻，使电桥相互平衡，从而消除温度
误差。

3. 自动温度补偿技术。

该技术是将温度传感器集成到应变片中，通过对温度进行实时监测和补偿加以消除温度误差。

以上方法可以有效地解决应变片温度误差的问题，从而提高测量的精度和准确性。

应变片的温度效应补偿普通应变片使用时，用胶粘贴在弹性元件上，利用电桥测出阻值以获得应变或压力。

电阻应变片会受到环境和温度的影响，其原因，一是应变片电阻本身具有电阻温度系数；二是弹性元件与应变片两者的线膨胀系数不同，即使无外力作用，即无应变现象，由于环境温度的变化也会引起应变片电阻值的改变，从而产生测量误差。

所以必须采取适当的温度补偿措施。

通常应变片的测量电路采用应变电桥，应变片作为电桥的部分或全部桥臂电阻。

能把应变片电阻值的微小变化转化成输出电压的变化。

应变电桥的原理图如图1所示，它是以应变片或电阻元件作为电桥桥臂。

在室温下不承受应力时，一般选择R 1＝R 2＝R 3＝R 4。

在组成应变电桥时可取1R 为应变片、1R 和2R 为应变片或1R ～4R 均为应变片等几种形式。

I U 为直流稳压电源，O U 为电桥的输出电压。

必须注意，工作片和温度补偿片的电阻值、灵敏系数以及电阻温度系数应相同，分别粘贴在构件上和不受力的试件上，以保证它们因温度变化所引起的应变片电阻值的变化相同。

U IU I图1 电桥原理 图2 半桥单臂温度补偿接法应变片在电桥中的接法常有以下三种形式：（1）半桥单臂接法 如图2所示， R1、R3、R4为纯电阻，R2为应变片1342T R R R R R R R R ε====+∆+∆O I II122()2(2)T T T T R R R U U U R R R R R U R R R εεεε+∆+∆=-+∆+∆∆+∆=+∆+∆由于 ,TR R R R ε∆∆故上式可简化为 O I ()4T R R U U Rε∆+∆=此时存在由于温度变化而引人的误差（2）半桥双臂接法 将两个完全相同的工作应变片贴在弹性元件的不同部位，使得在外力作用下，其中一片受压，一片受拉，一个作为工作应变片，另一个作为补偿应变片，然后把这两片接在电桥的相邻桥臂里，另两个桥臂接固定电阻，如图3所示。

3421X T X T R R R R R R R R R R R εε===+∆+∆=+∆-∆ O I II 12222()T T T R R R U U U R R R U R R εε+∆+∆=-+∆∆=+∆由于 TR R ∆故上式可简化为 O I 2R U U Rε∆=此时已不存在由于温度变化而引人的误差，同时灵敏度提高了1倍。

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。

电阻应变片的线路温度补偿方法电阻应变片是一种常用的传感器，可用于测量物体的应变或变形。

然而，电阻应变片的信号输出受到温度的影响，这可能导致测量结果
的误差。

因此，为了获得准确的测量数据，需要对电阻应变片进行温
度补偿。

一种常见的线路温度补偿方法是使用电桥电路。

电桥电路由电阻
应变片、电源、定电阻和电压检测仪器组成。

在测量过程中，电桥电
路可以自动调整电桥的电流，使其保持在零漂区间内。

这种方法可以
通过在线路中引入温度传感器，精确感知电阻应变片和线路的温度变化，并根据温度变化调整电桥电路的工作状态。

另一种常用的线路温度补偿方法是使用线性温度补偿电路。

这种
电路使用温度传感器测量环境温度，并将温度值转换为电压信号。

然后，将温度补偿电压信号与电阻应变片的输出信号进行比较，并通过
电路调整电阻应变片的输出，以消除由温度引起的误差。

除了以上两种常见的方法外，还有一些其他的线路温度补偿方法，如使用微处理器进行补偿。

这种方法利用微处理器的计算能力，根据
电阻应变片和环境温度之间的关系，通过软件算法进行温度补偿。

这
种方法不仅可以有效地补偿温度引起的误差，还可以根据实际需求进
行优化和调整。

总之，电阻应变片的线路温度补偿是保证测量结果准确性和可靠
性的关键步骤。

通过选择适当的温度补偿方法，可以消除由温度引起
的误差，提高测量的精度和可靠性。

因此，在实际应用中，需要根据具体需求和条件选择合适的线路温度补偿方法，并进行相应的调试和优化，以确保电阻应变片的测量结果符合实际要求。

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, ④
7
金属应变片
2.应变片自补偿法 使0 k0 (g s ) 成立。 0－敏感栅材料的温度系数； g－被测试件线膨胀系数； s－敏感栅材料线膨胀系数； K0－敏感系数。
3.3.3 金属电阻应变片的温度误差与补偿方法
应变片安装在自由膨胀的试件上，如果环境温度变 化，应变片的电阻也会变化，这种变化叠加在测量 结果中称应变温度误差。
误差产生的原因：
（1）敏感栅本身存在温度系数，当温度改变时，应变 片的标称阻值发生变化；
（2）当试件与敏感栅的热膨胀系数不同时，由于环境 温度的变化，敏感栅会产生附加的变形，从而产生附 加电阻。
Rt R R
R0
R0
0t K (g s )t
t
4
2.补偿方法
（1）线路补偿法
U0 A(R1R4 R3RB )
A—由桥臂电阻和 电源电压决定的常 数；
5
测偿且仅应量工变应作片变应R时B变，粘片工贴承作在受应与应变被变片测。R试1粘件贴材在料被完测全试相件同表的面补上偿，块补上， 初始状态：
8
Ls L0 (1 st)
Lg L0 (1 gt)
附加变形为：
L Lg Ls (g s )L0t
附加应变为：
L L0
(g
s
)t
R K0R0 K0R0 (g s )t
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3
可得，由温度变化而引起应变片总电阻相对变化量 为：
1
a.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：

温度补偿在应变测量中会遇到一个问题，那就是温度对应变的影响。

因为被测定物都有自己的热膨胀系数，所以会随着温度的变化伸长或缩短。

因此如果温度发生变化，即使不施加外力贴在被测定物上的应变片也会测到应变。

为了解决这个问题，可以应用温度补偿法。

动态模拟法：这是使用两枚应变片的双应变片法。

如图10 所示，在被测物上贴上应变片（A）,在与被测物材质相同的材料上贴上应变片（D）,并将其置于与被测物相同的温度环境里。

如图所示，将两枚应变片联入桥路的相邻边，这样因为（A）,（D）处于相同的温度条件下，由温度引起的伸所量相同，即由温度引起的应变相同，所以由温度引起的输出电压为零。

自我温度补偿法：从理论上讲，动态模拟法是最理想的温度补偿法。

但是有粘贴两枚应变所费劳力和模拟物的放置场所的选择等问题。

为了解决这个问题，可以使用只用一枚应变片即可进行温度补偿的自我温度补偿应变片。

这种方法根据被测物材料的热膨胀系数的不同来调节应变片敏感栅，因此使用适合被测物材料的应变片就可以仅用一枚应变片对应变进行测量，且不受温度的影响。

日本共和的应变片即有自我温度补偿的功能。

自我温度补偿片的原理如图11 所示，在热膨胀系数为βs 的被侧物表面贴上敏感栅热膨胀系数为βg 的应变片。

则温度每变化1 度，其所表现出来的应变εT 如下式所示。

在这里α：电阻元件的温度系数Ks : 应变片的应变片常数上式中，Ks 为由敏感栅材料决定的应变片常数，βs，βg分别为由各自材料决定的被测物与敏感栅的热膨胀系数，这三项均为定值，则通过调整α就可以使由温度引起的应变变为零。

此时，在箔材的制作过程中可以通过热处理对α的值进行控制。

而且它是与特定的被测物的热膨胀系数βs相对应的，如果用在不适用的被测物时，不仅不会补偿温度引起的应变还会引起较大的测量误差。

共和的自我温度补偿片如下表所示。

导线的温度补偿：使用自我温度补偿片可以解决应变片所受的温度影响问题。

但是从应变片到测量仪之间的导线也会受到温度的影响，这个问题并没有解决。

应变片产生温度误差的原因应变片是一种用于测量结构物体内应力的传感器，广泛应用于机械、建筑、化工等领域。

然而，在实际应用中，应变片的测量数据可能存在一定的误差，其中温度误差是影响精度较大的因素之一。

本文将从物理机制、设计结构、安装方式等多个方面分析应变片产生温度误差的原因。

1. 物理机制在应变片中，电阻的值会随着温度的变化而发生变化，这种现象被称为温度效应。

由于应变片的电阻材料是金属导体，随着温度的升高，导体中自由电子的平均自由程将缩短，与原子的相互碰撞频率增加，这会导致电阻升高。

相反，温度下降会导致电阻降低。

因此，在不同温度下，应变片的电阻值会不同，产生温度误差。

2. 设计结构在应变片的设计过程中，充分考虑了温度效应的因素，通常采用类负温度系数材料（PTC材料）来抵销电阻变化引起的温度影响。

PTC材料会随着温度升高而导致电阻升高，从而与金属导体产生反作用力，抵消电阻增加引起的温度误差。

此外，应变片的尺寸也会影响温度误差，对于小尺寸的应变片，其表面所处位置与内部温度不同，因此会产生不同程度的温度效应。

3. 安装方式应变片的安装方式也会影响温度误差。

一般情况下，应变片需要粘贴在待测物体的表面，直接暴露在环境中。

因此，环境温度变化也会影响应变片的温度效应，导致误差。

为了减小这种影响，常采用套管式安装方式，将应变片封装在保护壳内，形成一种相对稳定的环境，避免外部温度的干扰。

4. 温度补偿为了消除温度误差的影响，可以采用温度补偿的方法。

温度补偿是利用已知温度下的应变片电阻值与未知温度下的电阻值之间的关系，计算出温度下对应的电阻值，从而找出实际应变值。

常见的温度补偿方法有两点法、三点法、多点法等。

需要注意的是，在温度补偿过程中，应当注意应变片的热导率，避免温度补偿本身就产生较大误差。

综上所述，应变片产生温度误差的原因可能是由于多个因素的影响累加产生的。

为了提高应变片的测量精度，需要在设计、安装、使用等多个环节上进行综合考虑和优化，尽量避免温度误差的影响。

电阻应变片的线路温度补偿电阻应变片的线路温度补偿：1、介绍电阻应变片是一种非常主要的测试传感器，它可以检测压力、温度及外力等各种变量。

它与其他传感器最大的不同是，它可以在线上监测，能够读出低频信号，无需停机。

电阻应变片通常由多层电阻材料组成，当压力或温度改变时，它会发生变形并产生应变。

应变会导致电阻测量值的变化。

2、温度补偿随着电阻应变片环境温度的变化，测量值会产生变化，这就是热弹性效应。

为了减少此效应带来的误差，数据应受到温度补偿。

因此，在使用电阻应变片的系统中，会连接一个温度探头，一般采用热电偶。

探头会将温度变化信号传回测量系统，对应变片产生的应变信号进行补偿。

补偿完成后，系统会输出正确和调整后的应变值，具有良好的准确性和稳定性，使得测量精度得到改善。

3、补偿流程在采用温度补偿的系统中，用户可以根据当前的温度波动来设定一个测量参考温度。

之后，系统会开始测量，将电子温度探头的输出和测量参考温度的差值放入补偿函数中补偿后的动态温度补偿，进而实现精确度的提高。

4、优点温度补偿有助于改善测量精度。

由于温度补偿机制，系统中噪声更少，降低了信号传输中因温度变化而引起的误差。

另外，温度补偿可以有效地抵消在环境温度变化时产生的误差，使得所得结果更加准确可靠。

5、结论温度补偿有助于提高电阻应变片的测量精度。

它有助于抵消热弹性效应，减少噪声，并使测量值在环境温度变化时更加准确可靠。

因此，温度补偿的应用可以有效地解决电阻应变片的测量精度问题。