温度误差及其补偿法
实际在应用时,环境(工作)温度经常会发生变化,使应变片工作条件 改变,影响其输出特性。这种单纯由温度变化引起的应变片电阻值变化的 现象,称为温度效应。设工作温度变化为 t C ,则由此引起粘贴在试件上 的应变片电阻的相对变化为: R t K ( )t
1)体型半导体应变片 这是一种将半导体材料硅或锗晶体按一定方向切割成的片状小条,经腐蚀压焊粘 贴在基片上而成的应变片,其结构如下图所示。
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2)薄膜型半导体应变片 这种应变片是利用真空沉积技术将半导体材料沉积在带有绝缘层的试件上而制成, 其结构示意图见图2.1.3。
3)扩散型半导体应变片 将P型杂质扩散到N型硅单晶基底上,形成一层极薄的P型导电层,再通过超声波 和热压焊法接上引出线就形成了扩散型半导体应变片。图2.1.4为扩散型半导体应变 片示意图。这是一种应用很广的半导体应变片。
s 为试件的线膨胀系数; t 为敏 式中: 为敏感栅材料的电阻温度系数; 感栅材料的线膨胀系数; 应变片因环境温度变化而引起的附加电阻变化或附加输出应变由两部分 t 组成。一部分为敏感栅电阻变化所造成的,大小为 ;另一部分为 K s t t 敏感栅与试件热膨胀不匹配所引起的,大小为 。一般情况 下,应变片由温度变化所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。在工作温度变化较大时,这种误差必须加以补偿。
2.1.3应变片的基本结构
电阻应变片的种类繁多,形式多样,但其 基本结构大体相同。现以金属丝式应变片的结 构为例说明。如右图所示,图中电阻丝绕成S形 状的敏感栅,敏感栅为应变片的敏感元件,直 径一般为0.0l ~0.05mm的电阻丝平行排列而成, 作用是感受应变的变化或大小。敏感栅粘贴在 基片(基底)上,基片具有固定敏感栅和绝缘 作用,很薄,一般为 0.03~ 0.06mm。敏感栅上 面有覆盖层,而且敏感栅电阻丝两端接有引出 线用以和外接导线相连。