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應(yīng)變計選擇方法 

http://thumb.borain.cn/202212/107d5a9cacc7.pdf

電阻應(yīng)變計是實驗應(yīng)力分析、測試計量技術(shù)、自動檢測與控制技術(shù)以及應(yīng)變式傳感器的關(guān)鍵元件，它廣泛應(yīng)用于各種機械和工程結(jié)構(gòu)強度及壽命的診斷與評估，也用于多種物理量的檢測和計量，實現(xiàn)生產(chǎn)過程和科學(xué)實驗過程的測量與控制。理想狀態(tài)下，粘貼到試件或彈性體上的電阻應(yīng)變計只響應(yīng)所施加機械載荷的變化，不受環(huán)境條件的影響。實際上，同其它敏感元件或傳感器一樣，環(huán)境溫度的變化也會引起部分工作特性發(fā)生變化，帶來溫度效應(yīng)。這是因為溫度變化時，應(yīng)變計敏感柵的電阻率發(fā)生變化；并且，應(yīng)變計和試件都會因溫度變化而產(chǎn)生變形，使電阻應(yīng)變計的電阻值隨環(huán)溫度變化而變化。如果對這些溫度效應(yīng)不加以控制或消除， 對于復(fù)合材料、工程塑料等，普通應(yīng)變計高達 13～110με/℃的誤差將會對應(yīng)變測量帶來顯著誤差，甚至可能完全掩蓋真實測量數(shù)值和信號，得出錯誤結(jié)果。 通常情況下，將應(yīng)變計安裝在無任何外力作用、不受約束的試件上，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時，其電阻值也將隨之改變（指示應(yīng)變），這種變化稱為熱輸出。
熱輸出是由于應(yīng)變計敏感柵材料的電阻溫度系數(shù)和敏感柵材料以及被測試件材料之間的線膨脹系數(shù)的差異共同作用、迭加產(chǎn)生的結(jié)果。當(dāng)然，與基底和粘接劑材料、應(yīng)變計制造工藝和使用條件等也有關(guān)，如果工藝條件成熟、穩(wěn)定，這些因素對應(yīng)變計的熱輸出影響相對而言較小，可以忽略不計。設(shè)溫度變化量為
△T，根據(jù)代數(shù)疊加原理，則應(yīng)變計的熱輸出εt為：

可由以下公式表示： 
            εt=[(αg/K)+(βs-βg)]△t 
式中αg、βg——分別為應(yīng)變計敏感柵材料的電阻溫度系數(shù)和線膨脹系數(shù)； 
K ——為應(yīng)變計的靈敏系數(shù)；

βs——為試件的線膨脹系數(shù)； 
△t——為偏離參考溫度的相對溫度變化量。 
熱輸出是靜態(tài)應(yīng)變測量中最大的誤差源，并且熱輸出分散也會隨著熱輸出值的增大而增大。在測試環(huán)境存在溫度梯度或瞬變時，這種差異就更大。 因此，理想的情況是應(yīng)變計的熱輸出值趨于零，滿足這一要求的應(yīng)變計稱為溫度自補償應(yīng)變計。 
通過調(diào)整應(yīng)變計敏感柵材料的合金成分配比、改變冷扎成型壓縮率以及適當(dāng)?shù)臒崽幚?，可以使敏感柵材料的?nèi)部晶體結(jié)構(gòu)重新組合，改變其電阻溫度系
數(shù)，從而使應(yīng)變計的熱輸出值趨于零，實現(xiàn)對彈性體或試件材料的溫度自補償功能，滿足高精度應(yīng)力分析和傳感器生產(chǎn)的要求。在敏感柵材料選定的情況下，只能通過適當(dāng)?shù)臒崽幚恚姑舾袞挪牧系膬?nèi)晶體結(jié)構(gòu)重新組合，改變其電阻溫度系數(shù)，使測量中的誤差值趨于零，滿足高精度傳感器生產(chǎn)和應(yīng)力分析的要求。圖1給出了康銅、卡瑪自補償應(yīng)變計的典型熱輸出曲線。在+20～+250℃溫度范圍內(nèi)，它們的熱輸出很小。

經(jīng)過研究，我公司建立了康銅、卡瑪箔材建立相應(yīng)的退火熱處理制度，形成了一系列溫度自補償代號，可應(yīng)用于相應(yīng)線膨脹系數(shù)的材料，具體詳見下表。 

說明： 
1、以上線膨脹系數(shù)均是材料的典型值，此典型值是材料室溫下的測試數(shù)
值，供參考。 
2、目前，我公司可以按照用戶要求提供 0～65 范圍內(nèi)溫度補償代號的康
銅自補償應(yīng)變計和 0～35 范圍內(nèi)的溫度自補償代號的卡瑪自補償應(yīng)變計。你有
任何進一步問題，可以咨詢：hzjingce@163.com 

使用注意事項 
(1)當(dāng)溫度自補償應(yīng)變計與試件材料匹配時，在補償溫度范圍內(nèi)，不必對熱輸出進行修正。 
(2)當(dāng)溫度自補償應(yīng)變計所要求使用材料的線膨脹系數(shù)與試件材料有微小差異時，應(yīng)選用兩片或四片應(yīng)變計組成半橋或全橋，以消除熱輸出所帶來的影響。   
(3)采用1/4橋路進行高精度應(yīng)力測量時，除安裝在試件表面的工作應(yīng)變計外，還應(yīng)在與試件材料相同的補償塊上安裝相同的應(yīng)變計作為補償片，并與工作片處于相同的環(huán)境條件下，這兩片應(yīng)變計應(yīng)分別接在惠斯通電橋的相鄰兩臂，以消除熱輸出的影響。