电阻应变片的温度自补偿及其他

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1、。。年第粥卷第9、。j0Weighing咖：：：：·⋯⋯【文章编号】1003—5729(2009)09—0040—05电阻应片的温度臼补偿其他中国运载火箭技术研究院第702研究客所尹福炎【摘要】电阻应变片也称电阻应变计，简称应变片或应变计。本文从普及的角度，试从应变片热输出的物理概念、应变片温度自补偿的原理、箔材电阻温度系数的选择原则、不同弹性体材料上应变片热输出的估算以及用应变片测定弹性体材料线膨胀系数的方法等相关方面的知识加以简要介绍，以供从事应变片及传感器技术的同仁参考。【关键词】电阻应变片；电阻应变计；应变片；应变计；温度

2、自补偿应变片；热输出；称重传感器[中图分类号】TH715．1【文献标识码】A作者简介：尹福炎，男，中国运载火箭技术研究院第702研究所高级工程师，长期从事应变片研制、生产和应用技术研究。自1974年以来，发表有关应变片制作及应用方面的文章80多篇。一、前言二、电阻应变片热输出的物理概念在衡器和自动称量技术中，称重传感器的零温度变化对应变片的所有性能都有显著的影点随温度的变化而发生变动，通常把此称为零点响，其中最重要的是应变片由温度变化引起的虚温漂，它是影响称重传感器性能的重要参数。为假输出，通常称为视应变或虚假输出(apparen

3、t了减小或消除温度对称重传感器零点的影响，往strain)，现今也称热输出(thermaloutput)；另外往采用性能优良的温度自补偿应变片。但是如何一个是温度变化引起应变片灵敏度系数的变化。制作和选用性能优良的温度自补偿应变片，人们应变片热输出的大小及其分散度是影响电阻应变都有各自不同的经验。正确理解应变片热输出的式称重传感器精度的重要因素。为了便于了解，基本概念，掌握合理选择和应用各种温度自补偿现把应变片热输出的物理概念做一简要介绍。应变片，不仅是应变片研究人员关心的问题，而众所周知，应变片的输出，不仅与试验件且也是称重传感

4、器研究人员期待了解的重要问题。(以下简称试件)的应变有关，而且还与试件承受本文从普及的角度，试从应变片热输出的物理概的温度变化有关，也就是说，应变片的电阻变化念、应变片温度自补偿的原理、箔材电阻温度系是应变片的应变(e)和温度(T)的函数，即：数的选择原则、不同弹性体材料上应变片热输出_厂()(1)的估算以及用应变片测定弹性体材料线膨胀系数因此，当试件同时受到应变和温度作用时，的方法等相关方面的知识加以简要介绍。应变片的电阻变化为：●●●●●●●●·v·v·．·．·．·．·w·w·v·v·v·v·v·~_w_w·v·v蠹麓l：I．

5、：1：：：：：weighingKnowledge—△=()△()△e(2)△R=(／)AT／R+(ORIOe)AelR(3)若令(c)R／OT)／R=olR，(aR／&)7／e=K(4)于是△尺／R=RAKAe(5)式中：——应变片电阻；e——应变片的应变；一应变片敏感栅材料的电阻温度系数；——应变片的灵敏系数(GageFactor,GF)；为试件的温度。由于应变片是粘贴在试件材料上的，因此其应变量(△e)是粘贴应变片的试件的应变(△e)和试件材料线膨胀系数(o【)与应变片敏感栅材料线膨胀系数()之差的和，即：Ae=(一ATs+A

6、e‘(6)把式(6)代入式(5)，则得：AR／R=aRATs+K(一ATs+KA~(7)若试件没有外载荷或热应力作用时，则△=O，于是式(7)为：ARIR=aR△Ts+K(一△Ts(8)把式(8)改写为：占陋R／k+(一】△(9)式中就是应变片的热输出，式(9)是应变片热输出的基本表达式。除上述表达外，也可用图示方法来说明式(9)中应变片热输出的物理概念．，如图1所示。图1(a)中A点是应变片和试件的初始位置，当试件和应变片受到均匀的温度变化(ATs)时，由于试件和应变片本身的热膨胀系数，使其发生膨胀或收缩；图1(b)表示应变片和

7、试件的热膨胀的结果，受热后在X方向是完全自由的。由此例可见，应变片扩展至B点，试件扩展至C点。由于试件的刚性比较大，因而，迫使应变片也扩展到其相应的位置c点，如图1(c)所示。但因应变片抵消了试件的部分刚性，因此其增加应变为(仅仅ATs。应变片受到温度变化时，其电阻温度系数Q和灵敏系数k的变化，在图1(a)和图1(b)中都已经反映了。图1(d)是应变片热输出的最终图解表示。由上式可见，应变片的热输出主要与应变片敏感栅材料的电阻温度系数0[灵敏系数k、敏感栅材料的线膨胀系数、试件材料的线膨胀系数以及试件的温度变化ATs等因素有关。应

8、变WeighingKnowledge：-~-：：：：-*册上查得的，这些数据通常与实际的材料往往会有一定的差别，因此，最终应取的最佳电阻温度系数值，必须由试验确定。前面提到应变片的自补偿程度，是以在常温范围内其平均热输出小于±1．8X10(m／m／