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應(yīng)變計(jì)選擇方法 

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

電阻應(yīng)變計(jì)是實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析、測(cè)試計(jì)量技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)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(jī)械和工程結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及壽命的診斷與評(píng)估，也用于多種物理量的檢測(cè)和計(jì)量，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的測(cè)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(jì)只響應(yīng)所施加機(jī)械載荷的變化，不受環(huán)境條件的影響。實(shí)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(huì)引起部分工作特性發(fā)生變化，帶來(lái)溫度效應(yīng)。這是因?yàn)闇囟茸兓瘯r(shí)，應(yīng)變計(jì)敏感柵的電阻率發(fā)生變化；并且，應(yīng)變計(jì)和試件都會(huì)因溫度變化而產(chǎn)生變形，使電阻應(yīng)變計(jì)的電阻值隨環(huán)溫度變化而變化。如果對(duì)這些溫度效應(yīng)不加以控制或消除， 對(duì)于復(fù)合材料、工程塑料等，普通應(yīng)變計(jì)高達(dá) 13～110με/℃的誤差將會(huì)對(duì)應(yīng)變測(cè)量帶來(lái)顯著誤差，甚至可能完全掩蓋真實(shí)測(cè)量數(shù)值和信號(hào)，得出錯(cuò)誤結(jié)果。 通常情況下，將應(yīng)變計(jì)安裝在無(wú)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(shí)，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(jì)敏感柵材料的電阻溫度系數(shù)和敏感柵材料以及被測(cè)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(jì)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(duì)應(yīng)變計(jì)的熱輸出影響相對(duì)而言較小，可以忽略不計(jì)。設(shè)溫度變化量為
△T，根據(jù)代數(shù)疊加原理，則應(yīng)變計(jì)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(jì)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(jì)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(duì)溫度變化量。 
熱輸出是靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量中最大的誤差源，并且熱輸出分散也會(huì)隨著熱輸出值的增大而增大。在測(cè)試環(huán)境存在溫度梯度或瞬變時(shí)，這種差異就更大。 因此，理想的情況是應(yīng)變計(jì)的熱輸出值趨于零，滿足這一要求的應(yīng)變計(jì)稱為溫度自補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)。 
通過(guò)調(diào)整應(yīng)變計(jì)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(jì)的熱輸出值趨于零，實(shí)現(xiàn)對(duì)彈性體或試件材料的溫度自補(bǔ)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(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚?，使敏感柵材料的?nèi)晶體結(jié)構(gòu)重新組合，改變其電阻溫度系數(shù)，使測(cè)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(bǔ)償應(yīng)變計(jì)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(guò)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(bǔ)償代號(hào)，可應(yīng)用于相應(yīng)線膨脹系數(shù)的材料，具體詳見(jiàn)下表。 

說(shuō)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(cè)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(bǔ)償代號(hào)的康
銅自補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)和 0～35 范圍內(nèi)的溫度自補(bǔ)償代號(hào)的卡瑪自補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)。你有
任何進(jìn)一步問(wèn)題，可以咨詢：hzjingce@163.com 

使用注意事項(xiàng) 
(1)當(dāng)溫度自補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)與試件材料匹配時(shí)，在補(bǔ)償溫度范圍內(nèi)，不必對(duì)熱輸出進(jìn)行修正。 
(2)當(dāng)溫度自補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)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(shí)，應(yīng)選用兩片或四片應(yīng)變計(jì)組成半橋或全橋，以消除熱輸出所帶來(lái)的影響。   
(3)采用1/4橋路進(jìn)行高精度應(yīng)力測(cè)量時(shí)，除安裝在試件表面的工作應(yīng)變計(jì)外，還應(yīng)在與試件材料相同的補(bǔ)償塊上安裝相同的應(yīng)變計(jì)作為補(bǔ)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(jì)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。