应变片的温度误差分析与解决方案

用作测量应变的金属应变片，希望其阻值仅随应变变化，而不受其他因素的影响。实际上应变片的阻值受环境温度（包括被测试件的温度）影响很大。由于环境温度变化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，称为应变片的温度误差，又称热输出。

1.温度改变电阻变化因素

因环境温度改变而引起电阻变化的两个主要因素：应变片的电阻丝（敏感栅）具有一定温度系数；电阻丝材料与测试材料的线膨胀系数不同。

（1）电阻丝电阻本身就是温度的函数

电阻丝电阻本身就是温度的函数：

式中 α₀——温度系数；

，——分别为t₁与t₀温度下的电阻值；

Δt——温度差，Δt=t₁-t₀。

（2）试件材料与应变片材料热膨胀系数不同

产生附加变形而引起电阻的变化，其电阻增量表达式为

式中 ΔR_β——由热膨胀系数不同产生的电阻增量。

2.温度误差(www.xing528.com)

设环境引起的构件温度变化为Δt（℃）时，粘贴在试件表面的应变片敏感栅材料的电阻温度系数为α_t，则应变片产生的电阻相对变化为

由于敏感栅材料和被测构件材料两者线膨胀系数不同，当Δt存在时，引起应变片的附加应变，其值为

ε_2t =（β_e-β_g）Δt

式中 β_e——试件材料线膨胀系数；

β_g——敏感栅材料线膨胀系数。

相应的电阻相对变化为

式中 K——应变片灵敏系数。

温度变化形成的总电阻相对变化为

相应的虚假应变为

上式为应变片粘贴在试件表面上，当试件不受外力作用，在温度变化Δt时，应变片的温度效应。用应变形式表现出来，称之为热输出。

可见，应变片热输出的大小不仅与应变计敏感栅材料的性能（α_t，β_g）有关，而且与被测试件材料的线膨胀系数（β_e）有关。