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      使用應(yīng)變片進(jìn)行測量時，溫度變化可能會對測量結(jié)果產(chǎn)生不良影響。幸運的是，有許多選擇 - 通過使用半橋或全橋惠斯登電橋電路，或通過選擇最適合應(yīng)用的應(yīng)變片，以及計算 - 最大程度來消除溫度對測量結(jié)果產(chǎn)生的影響。

主要因素：材料膨脹和電纜效應(yīng)

應(yīng)特別注意這兩個影響量：

• 材料膨脹（“表觀應(yīng)變”）

• 由測量電纜的電阻產(chǎn)生的影響。

對于材料膨脹（“表觀應(yīng)變”）我們應(yīng)該如何處理？

被測材料隨著溫度的升高而膨脹。該膨脹由材料的膨脹系數(shù)決定。對于鋼來說，例如約 11ppm / K，也就是增加 1攝氏度，產(chǎn)生 11μm/ m 的膨脹。材料膨脹受溫度變化的影響，最終導(dǎo)致測量“表觀”應(yīng)變，換句話說可以說是無負(fù)載下的應(yīng)變。

變化量

∆V = α •V0•∆ T

在這種情況下，最好的應(yīng)對措施是采用 自補償應(yīng)變片。這些應(yīng)變片溫度特性適用于特定材料，可以補償表觀應(yīng)變（補償測量體溫度產(chǎn)生膨脹）。

對于電纜電阻產(chǎn)生的變化如何處理？

當(dāng)使用兩線電路時，測量電纜的電阻被施加到應(yīng)變片電阻上，因此將影響測量。 除了產(chǎn)生的零漂并導(dǎo)致 K 系數(shù)下降外，測量電纜的電阻也與溫度有關(guān)。 在這種情況下，合適的對策是使用如下所述的多線技術(shù)。

溫度效應(yīng)的影響其他量

除了這兩個主要因素外，溫度效應(yīng)還會影響其他量。然而，這些影響的總和可以忽略，通�？梢酝ㄟ^計算補償方式來消除（參見下面的計算補償說明）。

K 系數(shù)的溫度系數(shù)

K 系數(shù)是應(yīng)變片最重要的特性。 它描述了應(yīng)變與電阻變化之間的相關(guān)性。 K 系數(shù)是溫度依賴性的。 典型的K系數(shù)為0.01％/ K，其對測量結(jié)果的影響通常相對較小，因此大都被忽略。 然而，計算補償（對于溫度測量）也是可行的。

彈性模量的溫度依賴性

彈性模量是測量體的材料依賴性。 它描述了測量的應(yīng)變和機械應(yīng)力之間的相關(guān)性。 彈性模量是具有溫度依賴性的。 在這種情況下，鋼的典型值約為。-2％/ K。 在實驗應(yīng)力分析中，通常忽略彈性模量的影響。然而對于需要進(jìn)行校準(zhǔn)的高精度傳感器來說，可以通過橋路溫度相關(guān)的鎳元素來進(jìn)行補償。

應(yīng)變片的自熱（激勵電壓）

與測量體相比，激發(fā)電壓會應(yīng)變片變熱。 根據(jù)測量體的熱導(dǎo)率，熱傳導(dǎo)或多或少被測量體吸收。 如果測量體導(dǎo)熱不良，結(jié)果可能是測量體與應(yīng)變片之間的溫度差。 如果過大的激勵電壓，可能會干擾自補償應(yīng)變片的能力。

氣候和相對濕度

如果測量點沒有得到充分的保護(hù)，相對濕度可能會發(fā)生零點漂移。 這是由于粘合劑和應(yīng)變片載體材料的水分子被吸收（吸濕）。 合適的對策是小心地保護(hù)測量點。

粘合劑蠕變

隨著溫度的升高，粘合劑變軟，不再能夠轉(zhuǎn)移100％的應(yīng)變�？赡軙�導(dǎo)致 K 系數(shù)降低。 因此，必須始終遵守粘合劑的溫度限制，并在根據(jù)適用領(lǐng)域選擇。

補償措施

使用自補償應(yīng)變計

自補償應(yīng)變片專門用于通過其自身的溫度特性來補償某些材料的溫度特性。 這意味著它們會抵消表觀應(yīng)變（從而抵消測量體的溫度引起的膨脹）。 因此，選擇具有適合于測量體的材料的溫度響應(yīng)的應(yīng)變片。

選擇適應(yīng)不同材料的應(yīng)變片可以補償大部分表觀應(yīng)變。 剩余誤差為非線性分量。 此誤差可以在生產(chǎn)過程中測量，并包含在數(shù)據(jù)表中（見圖）。另外，如果溫度變化較大，您還可以執(zhí)行計算補償（見下文）。

惠斯通電橋和多線電路

使用自補償應(yīng)變片，連接到半橋或全橋電路或是三線或四線電路是補償?shù)牧硪恢匾�方法，其可以最小化甚至完全消除電纜電阻產(chǎn)生的影響。

惠斯登電橋電路將極小的電阻變化轉(zhuǎn)換為可測量的電壓。 四個電阻可以由一個（四分之一橋電路），兩個（半橋電路）或四個（全橋電路）應(yīng)變片代替。

由于在惠斯登電橋中各個橋臂不同，所以有補償?shù)目赡苄浴?該溫度補償效果可以基于彎曲梁的示例來證明：

在正負(fù)載下，彈性體在頂部為正應(yīng)變應(yīng)（+）和底部負(fù)應(yīng)變（ - ）。 如果兩個應(yīng)變片連接到惠斯登電橋，結(jié)果是將信號加倍。 如果發(fā)生溫度依賴性應(yīng)變，產(chǎn)生的應(yīng)變將出現(xiàn)在兩個應(yīng)變片上，并具有相同的信號。 因此效應(yīng)可以在惠斯登電橋中相互抵消。

可以通過三線電路選擇性地補償電纜電阻的影響。 為了做到這一點，電源線和另外三個引線連接到惠斯通電橋的不同橋臂上。 由于兩個電纜由于結(jié)構(gòu)的對稱性而相反，因此相互補償，除了是不對稱電纜和溫度梯度，電纜電阻都可由三線電路補償。

均由通過 HBM 專利四線電路所有的電纜效應(yīng)都可補償。

計算補償

對于自補償應(yīng)變片的殘余誤差，對于未經(jīng)調(diào)整的應(yīng)變片誤差，以及其他小誤差（例如 K 系數(shù)的溫度依賴性），可以進(jìn)行計算補償。

為了做到這一點，溫度同屬測量，并通過在線或隨后計算的通道校正來測量的應(yīng)變。 同時也必須考慮溫度梯度。 如有必要，必須提供多個測量點。 來自HBM的catman®等軟件工具提供計算補償?shù)墓δ堋?/span>

使用載頻放大器

除了傳感器本身，放大器在溫度影響方面也起著重要的作用。 這尤其適用于熱電電壓。由于熱電效應(yīng)，在連接不同材料的情況下會產(chǎn)生溫度依賴性電壓。 熱偶利用這種效果。 然而，這也對應(yīng)變測量系統(tǒng)（溫度依賴性零誤差（零點返回））產(chǎn)生影響。

可以通過使用載頻放大器來補償熱電壓。 在這種情況下，存在正弦激勵電壓，使得測量信號可以被調(diào)制成周期信號。 在信號通過濾波器之后，數(shù)字地進(jìn)行解調(diào)，使得準(zhǔn)靜態(tài)熱電電壓可以在放大器中被濾除。

應(yīng)變片和粘合劑的溫度極限

箔式應(yīng)變片的溫度范圍受到使用的材料限制。最大范圍約為300°C至400°C。如果必須在較高的溫度下進(jìn)行測量，則必須使用使用不同原理的高溫應(yīng)變片。

當(dāng)然，您使用的粘合劑的溫度限制也必須遵守。如果溫度升高時粘合劑變軟，則不再能準(zhǔn)確地傳遞應(yīng)變。因此必須了解粘合劑的溫度限制。粘合劑分為冷固化和熱固化兩種：這取決于室溫下固化是否足夠，還是需要烤箱。 

檢查清單：應(yīng)變片溫度補償要點

根據(jù)影響量，可以使用各種選項來最小化溫度對測量結(jié)果的影響。 以下是您的降低溫度影響清單：

• 使用自補償應(yīng)變片

• 使用帶有三線或四線電路的惠斯登電路

• 使用載頻放大器消除熱電電壓

• 采用計算補償：同時進(jìn)行溫度測量

• 了解應(yīng)變計和粘合劑的溫度極限