2.6　电阻应变片的温度误差及其补偿

用应变片测量试件时，由于环境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，从而产生很大的测量误差，必须采取措施以保证测量精度。

1. 温度误差及其产生原因

造成应变片温度误差的原因主要有两个：

（1）敏感栅电阻随温度的变化引起的误差。设敏感栅材料电阻温度系数为α，当环境温度变化∆t时引起的电阻相对变化为

（2）试件材料与应变片敏感栅材料的线膨胀系数不同，使应变片敏感栅产生附加拉长（或压缩）而引起电阻变化。温度变化∆t时引起的该项电阻相对变化为

式中，K为应变片灵敏系数；βg为试件线膨胀系数；βs为应变片敏感栅材料线膨胀系数。

因此，由于温度变化引起的总电阻相对变化为

折合成应变量：

该应变称为虚假应变，它是由温度变化引起的，应该给予消除。

2. 温度误差补偿方法

最常用、最有效的电阻应变片温度误差的补偿方法是桥路补偿法。图2.12所示为温度补偿片桥路补偿法。其中，工作应变片R1安装在被测试件上，另选一个特性与R1相同的应变片RB，安装在材料与试件相同的补偿片上，补偿片置于与试件相同的环境中，但不承受应变。把R1与RB接入电桥相邻臂中，调整电桥参数使R1=RB=R3=R4，电桥处于平衡状态。

当温度变化时，引起R1和RB电阻变化量相同，设电阻变化量为∆Rt，根据式（2-10），电桥输出电压为

可知，电桥输出电压仍为零，与温度变化无关。

在有些应用中，可以通过巧妙地安装多个应变片以达到温度补偿和提高测量灵敏度的双重目的。如图2.13所示，在等强度悬臂梁的上下表面对应位置粘贴4片相同的应变片（R1=R2=R3=R4=R）并接成差动电桥。当温度变化时，引起4片应变片产生相同的电阻变化，变化量设为∆Rt。工作时，若悬臂梁受到压力F，R1和R4应变片受拉应变，电阻增加，而R2和R3应变片受压应变，电阻减小，且∆R1=∆R4=-∆R2=-∆R3=∆R，由式（2-25）可知，电桥输出电压为

可见，温度误差得到了补偿，并且灵敏度为单臂电桥的4倍。