测试测量用温度自补偿应变计 - 中航电测仪器股份有限公司.PDFVIP

中航电测仪器股份有限公司 地址：陕西省汉中市经济开发区（北区）鑫源路 测试测量用温度自补偿应变计 电阻应变计是实验应力分析、测试计量技术、自动检测与控制技术以及应 变式传感器的关键元件，它广泛应用于各种机械和工程结构强度及寿命的诊断 与评估，也用于多种物理量的检测和计量，实现生产过程和科学实验过程的测 量与控制。理想状态下，粘贴到试件或弹性体上的电阻应变计只响应所施加机 械载荷的变化，不受环境条件的影响。实际上，同其它敏感元件或传感器一样， 环境温度的变化也会引起部分工作特性发生变化，带来温度效应。这是因为温 度变化时，应变计敏感栅的电阻率发生变化；并且，应变计和试件都会因温度 变化而产生变形，使电阻应变计的电阻值随环境温度变化而变化。如果对这些 温度效应不加以控制或消除，对于复合材料、工程塑料等，普通应变计高达13～ 110 με/℃的误差将会对应变测量带来显著误差，甚至可能完全掩盖真实测量 数值和信号，得出错误结果。 通常情况下，将应变计安装在无任何外力作用、不受约束的试件上，当环 境温度发生变化时，其电阻值也将随之改变（指示应变），这种变化称为热输出。 热输出是由于应变计敏感栅材料的电阻温度系数和敏感栅材料以及被测试件材 料之间的线膨胀系数的差异共同作用、迭加产生的结果。当然，与基底和粘接 剂材料、应变计制造工艺和使用条件等也有关，如果工艺条件成熟、稳定，这 些因素对应变计的热输出影响相对而言较小，可以忽略不计。设温度变化量为 △T，根据代数叠加原理，则应变计的热输出εt 为：可由以下公式表示： ε=[( α/K)+( β- β)]△t t g s g 式中α、β——分别为应变计敏感栅材料的电阻温度系数和线膨胀系数； g g K ——为应变计的灵敏系数； 网址：// 电话：+86-0916-2577212 传真：+86-0916-2577213 产品、技术支持电话：+86-0916-2386360 +86-0916-2386144 邮箱地址：zpyan@ pmsr@ 中航电测仪器股份有限公司 地址：陕西省汉中市经济开发区（北区）鑫源路 β——为试件的线膨胀系数； s △t——为偏离参考温度的相对温度变化量。 热输出是静态应变测量中最大的误差源，并且热输出分散也会随着热输出 值的增大而增大。在测试环境存在温度梯度或瞬变时，这种差异就更大。因此， 理想的情况是应变计的热输出值趋于零，满足这一要求的应变计称为温度自补 偿应变计。 通过调整应变计敏感栅材料的合金成分配比、改变冷扎成型压缩率以及适 当的热处理，可以使敏感栅材料的内部晶体结构重新组合，改变其电阻温度系 数，从而使应变计的热输出值趋于零，实现对弹性体或试件材料的温度自补偿 功能，满足高精度应力分析和传感器生产的要求。在敏感栅材料选定的情况下， 只能通过适当的热处理，使敏感栅材料的内部晶体结构重新组合，改变其电阻 温度系数，使测量中的误差值趋于零，满足高精度传感器生产和应力分析的要 求。图1 给出了康铜、卡玛自补偿应变计的典型热输出曲线。在+20～+250℃温 度范围内，它们的热输出很小。 图1 康铜和卡玛自补偿应变计的典型热输出曲线 网址：// 电话：+86-0916-2577212 传真：+86-0916-2577213 产品、技术支持电话：+86-0916-2386360 +86-0916-2386144 邮箱地址：zpyan@ pmsr@ 中航电测仪器股份有限公司 地址：陕西省汉中市经济开发区（北区）鑫源路 经过研究，我公司建立了康铜、卡玛箔材建