1、第二章電阻式傳感器第一節第一節 電位器式電阻傳感器電位器式電阻傳感器一、一、 電位器式電阻傳感器常用形式電位器式電阻傳感器常用形式1 1、 滑線式位移傳感器滑線式位移傳感器2、 角位移傳感器角位移傳感器3、 分段電阻角位移傳感器分段電阻角位移傳感器4、 分段電阻直線位移傳感器分段電阻直線位移傳感器二、二、 線繞式電位器結構和工作原理線繞式電位器結構和工作原理LR ,0UxRxiU若線繞式電位器的線繞截面積均勻，則其電阻值變化均勻（線若線繞式電位器的線繞截面積均勻，則其電阻值變化均勻（線形）。若電位器為空載時，根據分壓原理得：形）。若電位器為空載時，根據分壓原理得：工作電壓：工作電壓iU：負載電

2、阻兩端的輸出電壓：負載電阻兩端的輸出電壓0U：線繞電位器電刷移動的長度：線繞電位器電刷移動的長度：總長度：總長度：總電阻：總電阻xLRxR：對應于電刷移動量：對應于電刷移動量x的電阻值的電阻值RRUUxi0而對應的電阻變化為：而對應的電阻變化為：xSLxRRLxRRRxx,表明改變測量電阻值所引起輸出電壓的變化為線性變化。表明改變測量電阻值所引起輸出電壓的變化為線性變化。xSLxUUVi0其中其中LUSLRSiVR,分別為電阻和電壓靈敏度。分別為電阻和電壓靈敏度。他們分別標明了電刷單位位移所能引起的輸出電阻和輸出電壓的他們分別標明了電刷單位位移所能引起的輸出電阻和輸出電壓的變化量。均為常數變化

3、量。均為常數若電位器的負載電阻若電位器的負載電阻 ，則輸出電壓為：，則輸出電壓為：0LR20 xxLLxixLxLxLxLxixLxLRRRRRRRURRRRRRRRRRURRRRIU代入上式得：，設iRLLxUUYLxXRRKRRr0,LRLRRLLKXKXXKrKrr2211Y表明當負載電阻不為零時，表明當負載電阻不為零時，Y與與r為非線性關系，則線繞電位為非線性關系，則線繞電位器式傳感器的負載特性為非線性。當負載電阻為空載時，器式傳感器的負載特性為非線性。當負載電阻為空載時，U0與與x才滿足線性關系，則線繞電位器式傳感器的負載特性為線才滿足線性關系，則線繞電位器式傳感器的負載特性為線性。

4、性。：電刷的相對行程電阻的相對變化RX:r數：電位器負載系數的倒LK：電位計相對輸出電壓Y第二節第二節 應變式電阻傳感器應變式電阻傳感器一、工一、工 作原理作原理1、應變效應、應變效應 導體或半導體材料在外（拉力或壓力）力的作用時，產生機導體或半導體材料在外（拉力或壓力）力的作用時，產生機械變形，導致其電阻值相應發生變化，械變形，導致其電阻值相應發生變化， 這種因形變而使其阻值這種因形變而使其阻值發生變化的現象稱為發生變化的現象稱為“應變效應應變效應”。2、金屬電阻絲應變原理、金屬電阻絲應變原理一根金屬電阻絲，在其未受力時，原始電阻值為AlR式中：式中： 電阻絲的電阻率；電阻絲的電阻率； l電

5、阻絲的長度；電阻絲的長度； A電阻絲的截面積。電阻絲的截面積。如果對電阻絲長度作用均勻應力，則如果對電阻絲長度作用均勻應力，則、L、A的變化的變化d 、d L、 d A將引起電阻將引起電阻d R的變化，可以通過對上式做全微分求得：的變化，可以通過對上式做全微分求得：dAALdALdLAdR2其相對變化量為：dAdAldlRdR若電阻絲是圓形的，則若電阻絲是圓形的，則 ，r為電阻絲的半徑，對為電阻絲的半徑，對r 微分微分得：得： d A=2r d r，則則2rArdrrrdrAdA222ldlx令 為金屬電阻絲的軸向應變為徑向應變yrdr由材料力學可知，在彈性范圍內，金屬絲受拉力時，沿軸向伸長，

6、 沿徑向縮短， 那么軸向應變和徑向應變的關系可表示為xy為電阻絲材料的泊松比， 負號表示應變方向相反。dRdRx)21 (xxdRdR)21 (或通常把單位應變能引起的電阻值變化稱為電阻絲的靈敏系數。通常把單位應變能引起的電阻值變化稱為電阻絲的靈敏系數。 其物理意義是單位應變所引起的電阻相對變化量，其表達式為其物理意義是單位應變所引起的電阻相對變化量，其表達式為 xxsdRdRK21靈敏系數K受兩個因素影響：一個是應變片受力后材料幾何尺寸的變化， 即1+2；另一個是應變片受力后材料的電阻率發生的變化， 即（d/）/x。對金屬材料來說，電阻絲靈敏度系數表達式中1+2的值要比(d/)/x大得多，而

7、半導體材料的(d/)/x項的值比1+2大得多。大量實驗證明，在電阻絲拉伸極限內， 電阻的相對變化與應變成正比，即K為常數。得到：xsKRdR或xsRdRK表示金屬電阻絲的電阻相對變化與軸向應變成正比。3、半導體應變原理、半導體應變原理 半導體應變片是用半導體材料制成的，其工作原理是基于半半導體應變片是用半導體材料制成的，其工作原理是基于半導體材料的壓阻效應。沿一塊半導體的某一軸向施加壓力使其變導體材料的壓阻效應。沿一塊半導體的某一軸向施加壓力使其變形時，它的電阻率會發生顯著變化，這種現象稱為半導體的壓阻形時，它的電阻率會發生顯著變化，這種現象稱為半導體的壓阻效應。效應。 利用壓阻效應制成的傳感

8、器稱為壓阻傳感器或半導體應利用壓阻效應制成的傳感器稱為壓阻傳感器或半導體應變片。變片。當半導體應變片受軸向力作用時，當半導體應變片受軸向力作用時， 其電阻相對變化為其電阻相對變化為 xxdRdR)21 (式中d/為半導體應變片的電阻率相對變化量，其值與半導體敏感元件在軸向所受的應變力有關，其關系為 xEd式中： 半導體材料的壓阻系數; 半導體材料的所受應變力; E半導體材料的彈性模量; 半導體材料的應變。xERdR)21 (實驗證明，E比1+2大上百倍，所以1+2可以忽略，因而半導體應變片的靈敏系數為 ERdRKxs 半導體應變片的靈敏系數比金屬絲式高5080倍， 但半導體材料的溫度系數大，應

9、變時非線性比較嚴重， 使它的應用范圍受到一定的限制。 用應變片測量應變或應力時，根據上述特點，在外力作用下，被測對象產生微小機械變形，應變片隨著發生相同的變化， 同時應變片電阻值也發生相應變化。當測得應變片電阻值變化量為R時，便可得到被測對象的應變值， 根據應力與應變的關系，得到應力值為 =E 式中： 試件的應力; E試件材料的彈性模量; 試件的應變。 由此可知，應力值正比于應變，而應變又正比于電阻值的變由此可知，應力值正比于應變，而應變又正比于電阻值的變化，所以應力正比于電阻值的變化。這就是利用應變片測量化，所以應力正比于電阻值的變化。這就是利用應變片測量的基本原理。的基本原理。二、應變片的

10、結構、材料和粘貼二、應變片的結構、材料和粘貼1 1、應變片的結構、應變片的結構 2341bl柵長柵長柵寬柵寬1 -敏感柵， 2-基底， 3-蓋片， 4-引線（1 1） 敏感柵：敏感柵：由金屬細絲繞成柵形。電阻應變片的電阻值為由金屬細絲繞成柵形。電阻應變片的電阻值為60、120、200等多種規格，以等多種規格，以120最為常用。應變片柵長最為常用。應變片柵長大小關系到所測應變的準確度，應變片測得的應變大小是應變片大小關系到所測應變的準確度，應變片測得的應變大小是應變片柵長和柵寬所在面積內的平均軸向應變量。柵長和柵寬所在面積內的平均軸向應變量。對敏感柵的材料的要求：應變靈敏系數大，并在所測應變范圍

11、內保持為常數；電阻率高而穩定，以便于制造小柵長的應變片；電阻溫度系數要小；抗氧化能力高，耐腐蝕性能強；在工作溫度范圍內能保持足夠的抗拉強度；加工性能良好,易于拉制成絲或軋壓成箔材；易于焊接，對引線材料的熱電勢小。對應變片要求必須根據實際使用情況，合理選擇。（2） 基底和蓋片：基底和蓋片：基底用于保持敏感柵、引線的幾何形狀和基底用于保持敏感柵、引線的幾何形狀和相對位置，蓋片既保持敏感柵和引線的形狀和相對位置，還可保相對位置，蓋片既保持敏感柵和引線的形狀和相對位置，還可保護敏感柵?；椎娜L稱為基底長，其寬度稱為基底寬。護敏感柵?；椎娜L稱為基底長，其寬度稱為基底寬。（3） 引線：引線： 是從應

12、變片的敏感柵中引出的細金屬線。對引線是從應變片的敏感柵中引出的細金屬線。對引線材料的性能要求：電阻率低、電阻溫度系數小、抗氧化性能好、材料的性能要求：電阻率低、電阻溫度系數小、抗氧化性能好、易于焊接。大多數敏感柵材料都可制作引線。易于焊接。大多數敏感柵材料都可制作引線。（4） 粘結劑：粘結劑： 用于將敏感柵固定于基底上，并將蓋片與基底用于將敏感柵固定于基底上，并將蓋片與基底粘貼在一起。使用金屬應變片時，也需用粘結劑將應變片基底粘粘貼在一起。使用金屬應變片時，也需用粘結劑將應變片基底粘貼在構件表面某個方向和位置上。以便將構件受力后的表面應變貼在構件表面某個方向和位置上。以便將構件受力后的表面應變

13、傳遞給應變計的基底和敏感柵。傳遞給應變計的基底和敏感柵。 常用的粘結劑分為有機和無機兩常用的粘結劑分為有機和無機兩大類。有機粘結劑用于低溫、常溫和中溫。常用的有聚丙烯酸酯大類。有機粘結劑用于低溫、常溫和中溫。常用的有聚丙烯酸酯、酚醛樹脂、有機硅樹脂，聚酰亞胺等。無機粘結劑用于高溫、酚醛樹脂、有機硅樹脂，聚酰亞胺等。無機粘結劑用于高溫，常用的有磷酸鹽、硅酸、硼酸鹽等。常用的有磷酸鹽、硅酸、硼酸鹽等。2、金屬電阻應變片的材料、金屬電阻應變片的材料 對電阻絲材料應有如下要求：對電阻絲材料應有如下要求： 靈敏系數大，靈敏系數大， 且在相當大的應變范圍內保持常數；且在相當大的應變范圍內保持常數； 值大，

14、即在同樣長度、同樣橫截面積的電阻絲中具有較值大，即在同樣長度、同樣橫截面積的電阻絲中具有較大的電阻值；大的電阻值； 電阻溫度系數小，否則因環境溫度變化也會改變其阻值電阻溫度系數小，否則因環境溫度變化也會改變其阻值； 與銅線的焊接性能好，與銅線的焊接性能好， 與其它金屬的接觸電勢?。慌c其它金屬的接觸電勢??； 機械強度高，機械強度高， 具有優良的機械加工性能。具有優良的機械加工性能。 康銅是目前應用最廣泛的應變絲材料，這是由于它有很多優點：靈敏系數穩定性好，不但在彈性變形范圍內能保持為常數， 進入塑性變形范圍內也基本上能保持為常數；康銅的電阻溫度系數較小且穩定，當采用合適的熱處理工藝時，可使電阻溫

15、度系數在5010-6/的范圍內；康銅的加工性能好，易于焊接， 因而國內外多以康銅作為應變絲材料。 3、金屬電阻應變片的粘貼、金屬電阻應變片的粘貼 應變片是用粘結劑粘貼到被測件上的。粘結劑形成的膠層必應變片是用粘結劑粘貼到被測件上的。粘結劑形成的膠層必須準確迅速地將被測件應變傳遞到敏感柵上。選擇粘結劑時必須須準確迅速地將被測件應變傳遞到敏感柵上。選擇粘結劑時必須考慮應變片材料和被測件材料性能，不僅要求粘接力強，粘結后考慮應變片材料和被測件材料性能，不僅要求粘接力強，粘結后機械性能可靠，而且粘合層要有足夠大的剪切彈性模量，機械性能可靠，而且粘合層要有足夠大的剪切彈性模量， 良好良好的電絕緣性，滯后

16、小，耐濕，耐油，耐老化，動態應力測量時耐的電絕緣性，滯后小，耐濕，耐油，耐老化，動態應力測量時耐疲勞等。疲勞等。 還要考慮到應變片的工作條件，如溫度、相對濕度、還要考慮到應變片的工作條件，如溫度、相對濕度、穩定性要求以及貼片固化時加熱加壓的可能性等。穩定性要求以及貼片固化時加熱加壓的可能性等。 常用的粘結劑類型有硝化纖維素型、氰基丙稀酸型、聚酯常用的粘結劑類型有硝化纖維素型、氰基丙稀酸型、聚酯樹脂型、環氧樹脂型和酚醛樹脂型等。樹脂型、環氧樹脂型和酚醛樹脂型等。 粘貼工藝包括被測件粘貼表面處理、貼片位置確定、涂底粘貼工藝包括被測件粘貼表面處理、貼片位置確定、涂底膠、膠、 貼片、干燥固化、貼片質量

17、檢查、引線的焊接與固定以及貼片、干燥固化、貼片質量檢查、引線的焊接與固定以及防護與屏蔽等。粘結劑的性能及應變片的粘貼質量直接影響應防護與屏蔽等。粘結劑的性能及應變片的粘貼質量直接影響應變片的工作特性，如零漂、滯后、靈敏系數、線性以及它們受變片的工作特性，如零漂、滯后、靈敏系數、線性以及它們受溫度變化影響的程度。可見，選擇粘結劑和正確的粘結工藝與溫度變化影響的程度?？梢?，選擇粘結劑和正確的粘結工藝與應變片的測量精度有著極重要的關系。應變片的測量精度有著極重要的關系。 4 4、金屬箔式應變片、金屬箔式應變片 箔式應變片的工作原理基本和電阻絲式應變片相同。它的電阻敏感元件不是金屬絲柵，而是通過光刻、

18、腐蝕等工序制成的薄金屬箔柵，故稱箔式電阻應變片，如圖。金屬箔的厚度般為0.010)mm，它的基片和蓋片多為膠質膜，基片厚度一般為0.05)mm。 金屬箔式應變片金屬箔式應變片和絲式應變片相比較，有如下特點。金屬箔式應變片和絲式應變片相比較，有如下特點。 金屬箔柵很薄，因而它所感受的應力狀態與試件表面的應金屬箔柵很薄，因而它所感受的應力狀態與試件表面的應力狀態更為接近。其次，當箔材和絲材具有同樣的截面積時，箔力狀態更為接近。其次，當箔材和絲材具有同樣的截面積時，箔材與粘接層的接觸面積比絲材大，使它能更好地和試件共同工作材與粘接層的接觸面積比絲材大，使它能更好地和試件共同工作。第三，箔柵的端部較寬

19、，橫向效應較小，因而提高了應變測量。第三，箔柵的端部較寬，橫向效應較小，因而提高了應變測量的精度。的精度。 箔材表面積大，散熱條件好，故允許通過較大電流，因而箔材表面積大，散熱條件好，故允許通過較大電流，因而可以輸出較大信號，提高了測量靈敏度?？梢暂敵鲚^大信號，提高了測量靈敏度。 箔柵的尺寸準確、均勻，且能制成任意形狀，特別是為制箔柵的尺寸準確、均勻，且能制成任意形狀，特別是為制造應變花和小標距應變片提供了條件，從而擴大了應變片的使用造應變花和小標距應變片提供了條件，從而擴大了應變片的使用范圍。范圍。 便于成批生產。便于成批生產。 缺點：電阻值分散性大，有的相差幾十缺點：電阻值分散性大，有的相

20、差幾十，故需要作阻值，故需要作阻值調整；生產工序較為復雜，因引出線的焊點采用錫焊，因此不適調整；生產工序較為復雜，因引出線的焊點采用錫焊，因此不適于高溫環境下測量；此外價格較貴。于高溫環境下測量；此外價格較貴。第三節第三節 電阻應變片的測量電路電阻應變片的測量電路 R2R4R1R3EILACDU0BRL目的：將微小應變引起的微目的：將微小應變引起的微小電阻值的變化測量出來，小電阻值的變化測量出來，同時，要把電阻相對變化同時，要把電阻相對變化 轉換為電壓或電流的變化。轉換為電壓或電流的變化。RRE E：為電源電壓：為電源電壓R R1 1、R R2 2、R R3 3及及R R4 4：橋臂電阻：橋臂

21、電阻R RL L：為負載電阻為負載電阻一、測量電路一、測量電路當RL時，電橋輸出電壓為 當電橋平衡時，當電橋平衡時，Uo=0，則有，則有 R1R4=R2R3或 4321RRRR為電橋平衡條件。這說明欲使電橋平衡，其相鄰兩臂電阻的比值應相等，或相對兩臂電阻的乘積應相等。1、電橋平衡、電橋平衡43213241433211RRRRRRRRERRRRRREUo2 2、動態時電阻變化與輸出關系、動態時電阻變化與輸出關系 432143214321432132233232411441414433221133224411RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRERRRRRRRRRRRR

22、RRRREUo44332211,RRRRRRRR四個橋臂電阻分別為：忽略分母中 項、分子中忽略 的二次交叉項 ：RR3322441122121432123321441RRRRRRRRRRRRERRRRRRRRRRRREUo3 3、電壓靈敏度、電壓靈敏度43321111RRRRRRRREUo實際使用中是第一橋臂R1為應變片，當受應變時，若應變片電阻變化為R，其它橋臂固定不變，電橋輸出電壓Uo0，則電橋不平衡，輸出電壓為：)(4321141RRRRRRR341211113411RRRRRRRRRRE 設橋臂比設橋臂比n=R2/R1，由于，由于R1R1，分母中，分母中R1/R1可忽略，可忽略， 并考

23、慮到平衡條件并考慮到平衡條件R2/R1=R4/R3， 則上式可寫為則上式可寫為 112)1 (RRnnEUo電橋電壓靈敏度定義為 211)1 (nnERRUSoV實際使用中多取 4321RRRRRREUo4輸出為：使用單一應變片時 4ESV從上式分析發現： 電橋電壓靈敏度正比于電橋供電電壓， 供電電壓越高， 電橋電壓靈敏度越高，但供電電壓的提高受到應變片允許功耗的限制，所以要作適當選擇； 電橋電壓靈敏度是橋臂電阻比值n的函數，恰當地選擇橋臂比n的值，保證電橋具有較高的電壓靈敏度。4 4、非線性誤差及其補償方法、非線性誤差及其補償方法 上面的分析過程中略去分母中的R1/R1項，電橋輸出電壓與電阻

24、相對變化成正比的理想情況下得到的，實際情況則應按下式計算， 即 )1 (111110nRRnRRnEU 與R1/R1的關系是非線性的，非線性誤差為 0UooLoUUU4321RRRR若，即n=11111212RRRRL11111RRnRR例題：一應變片，所受應變為5000，若取Ks=2，計算非線性誤差.R1/R1=Ks 解：%5 . 02121111RRRRL若Ks=130, = 1000,%6L對靈敏度較高的應變傳感器，受到較小的應變，非線性誤差也會很大。當非線性誤差不能滿足測量要求時，必須予以消除。 常用的是采用差動電橋補償在試件上安裝兩個工作應變片，一個受拉應變，一個受在試件上安裝兩個工

25、作應變片，一個受拉應變，一個受壓應變，壓應變， 接入電橋相鄰橋臂，稱為半橋差動電路接入電橋相鄰橋臂，稱為半橋差動電路. .R1 R1R4R3ACBEDR2 R2Uo(a)R1 R1ACBEDR2 R2Uo(b)R3 R3R4 R4若R1=R2，R1=R2=R3=R4，則得 112 RREUo由上式可知，Uo與R1/R1成線性關系，差動電橋無非線性誤差，而且電橋電壓靈敏度SV=E/2，是單臂工作時的兩倍，同時還具有溫度補償作用。 該電橋輸出電壓為該電橋輸出電壓為433221111RRRRRRRRREUo若R1=R2=R3=R4，且R1=R2=R3=R4，則ESRREUVo11 此時全橋差動電路不

26、僅沒有非線性誤差，而且電壓靈敏度為單片工作時的4倍，同時仍具有溫度補償作用。 R1 R1R4R3ACBEDR2 R2Uo(a )R1 R1ACBEDR2 R2Uo(b )R3 R3R4 R4若將電橋四臂接入四片應變若將電橋四臂接入四片應變片，即兩個受拉應變，兩個片，即兩個受拉應變，兩個受壓應變，將兩個應變符號受壓應變，將兩個應變符號相同的接入相對橋臂上，構相同的接入相對橋臂上，構成全橋差動電路。成全橋差動電路。二、電阻應變片的溫度誤差及其補償二、電阻應變片的溫度誤差及其補償1、 溫度誤差溫度誤差 用作測量應變的金屬應變片，希望其阻值僅隨應變變化，而不受其它因素的影響。實際上應變片的阻值受環境溫

27、度(包括被測試件的溫度)影響很大。由于環境溫度變化引起的電阻變化與試件應變所造成的電阻變化幾乎有相同的數量級，從而產生很大的測量誤差，稱為應變片的溫度誤差，又稱熱輸出。因環境溫度改變而引起電阻變化的兩個主要因素：應變片的電阻絲應變片的電阻絲(敏感柵敏感柵)具有一定溫度系數；具有一定溫度系數；電阻絲材料與測試材料的線膨脹系數不同。電阻絲材料與測試材料的線膨脹系數不同。 設環境引起的構件溫度變化為t（）時，粘貼在試件表面的應變片敏感柵材料的電阻溫度系數為t ，則應變片產生的電阻相對變化為 由于敏感柵材料和被測構件材料兩者線膨脹系數不同，當t 存在時，引起應變片的附加應變，其值為 e試件材料線膨脹系

28、數；g敏感柵材料線膨脹系數。 tRRt 1tget2相應的電阻相對變化為K應變片靈敏系數。tKRRge 2溫度變化形成的總電阻相對變化： 相應的虛假應變為上式為應變片粘貼在試件表面上，當試件不受外力作上式為應變片粘貼在試件表面上，當試件不受外力作用，在溫度變化用，在溫度變化t 時，應變片的溫度效應時，應變片的溫度效應,用應變形式用應變形式表現出來，稱之為熱輸出。表現出來，稱之為熱輸出?？梢?，應變片熱輸出的大小不僅與應變計敏感柵材料的性能(t,g)有關，而且與被測試件材料的線膨脹系數(e)有關。 tKtRRRRRRgett 21ttKKRRgettt 2、 溫度補償（自補償法和線路補償法）溫度補

29、償（自補償法和線路補償法） 單絲自補償應變片單絲自補償應變片 單絲自補償應變片的優點是結構簡單，制造和使用都比較單絲自補償應變片的優點是結構簡單，制造和使用都比較方便，但它必須在具有一定線膨脹系數材料的試件上使用，否方便，但它必須在具有一定線膨脹系數材料的試件上使用，否則不能達到溫度自補償的目的。則不能達到溫度自補償的目的。0getKetg每一種材料的被測試件，其線膨脹系數 都為確定值，可以在有關的材料手冊中查到。在選擇應變片時，若應變片的敏感柵是用單一的合金絲制成，并使其電阻溫度系數 和線膨脹系數 滿足上式的條件，即可實現溫度自補償。具有這種敏感柵的應變片稱為單絲自補償應變片。由前式知，若使

30、應變片在溫度變化t時的熱輸出值為零，必須使egtK即雙絲組合式自補償應變片雙絲組合式自補償應變片是由兩種不同電阻溫度系數（一種為正值，一種為負值）的材料串聯組成敏感柵，以達到一定的溫度范圍內在一定材料的試件上實現溫度補償的，如圖。這種應變片的自補償條件要求粘貼在某種試件上的兩段敏兩段敏感柵，隨溫度變化而產生的電阻增量大小相等，符號感柵，隨溫度變化而產生的電阻增量大小相等，符號相反，相反，即(Ra) t= (Rb) t焊點RaRbaeaabebbtaatbbbaKKRRRRRR 電路補償法電路補償法 如圖，電橋輸出電壓與橋臂參數的關系為 式中A由橋臂電阻和電源電壓決定的常數。32410RRRRA

31、U橋路補償法U0R2R4R1R3E 由上式可知，當R3、R4為常數時，Rl和R2對輸出電壓的作用方向相反。利用這個基本特性可實現對溫度的補償，并且補償效果較好，這是最常用的補償方法之一。 測量應變時，使用兩個應變片使用兩個應變片，一片貼在被測試件的表面，一片貼在被測試件的表面，圖中R1稱為工作應變片。另一片貼在與另一片貼在與被測試件材料相同的補償塊上，被測試件材料相同的補償塊上，圖中R2，稱為補償應變片。在工作過程中補償塊不承受應變，僅隨溫度發生變形。由于R1與R2接入電橋相鄰臂上，R1t與R2t相同，根據電橋理論可知，其輸出電壓U0與溫度無關。當工作應變片感受應變時，電橋將產生相應輸出電壓。

32、U0R2R4R1R3E 當被測試件不承受應變時，R1和R2處于同一溫度場，調整電橋參數，可使電橋輸出電壓為零，即上式中可以選擇R1=R2=R及R3=R4=R。 當溫度升高或降低時，若R1t=R2t，即兩個應變片的熱輸出相等，由上式可知電橋的輸出電壓為零，即03241RRRRAUo322411RRRRRRAUttoRRRRRRAtt21RRRRRRRRAtt21021ttRRRA= 若此時有應變作用，只會引起電阻R1發生變化，R2不承受應變。故由前式可得輸出電壓為由上式可知，電橋輸出電壓只與應變x有關，與溫度無關。為達到完全補償，需滿足下列三個條件：為達到完全補償，需滿足下列三個條件： R1和和

33、R2須屬于同一批號的，即它們的電阻溫度系須屬于同一批號的，即它們的電阻溫度系數數、線膨脹系數、線膨脹系數、應變靈敏系數、應變靈敏系數K都相同，兩片的初都相同，兩片的初始電阻值也要求相同；始電阻值也要求相同； 用于粘貼補償片的構件和粘貼工作片的試件二者用于粘貼補償片的構件和粘貼工作片的試件二者材料必須相同，即要求兩者線膨脹系數相等；材料必須相同，即要求兩者線膨脹系數相等； 兩應變片處于同一溫度環境中。兩應變片處于同一溫度環境中。 xstxstoRKRARRRRKRRRAU3224111根據被測試件承受應變的情況，可以不另加專門的補償塊，而是將補償片貼在被測試件上，這樣既能起到溫度補償作用，又能提

34、高輸出的靈敏度，如圖所示的貼法。 圖(a)為一個梁受彎曲應變時，應變片R1和R2的變形方向相反，上面受拉，下面受壓，應變絕對值相等，符號相反，將它們接入電橋的相鄰臂后，可使輸出電壓增加一倍。當溫度變化時，應變片R1和R2的阻值變化的符號相同，大小相等，電橋不產生輸出，達到了補償的目的。 (b)圖是受單向應力的構件，將工作應變片R2的軸線順著應變方向，補償應變片R1的軸線和應變方向垂直，R1和R2接入電橋相鄰臂，其輸出為R1R2FFR1R2（b）（a）F構件受彎構件受彎曲應力曲應力構件受單構件受單向應力向應力xsoKRARU121 另外也可以采用熱敏電阻進行補償采用熱敏電阻進行補償。如圖所示，熱

35、敏電阻Rt與應變片處在相同的溫度下，當應變片的靈敏度隨溫度升高而下降時，熱敏電阻Rt的阻值下降，使電橋的輸入電壓溫度升高而增加，從而提高電橋輸出電壓。選擇分流電阻R5的值，可以使應變片靈敏度下降對電橋輸出的影響得到很好的補償。USCR2R4R1R3ERtR5柱式傳感器幾種梁式傳感器外形 膜片式壓力傳感器一種敏感元件結構膜片式壓力傳感器一種敏感元件結構1.應變式力傳感器應變式力傳感器 被測物理量為荷重或力的應變式傳感器時，統稱為應變式力傳感器。其主要用途是作為各種電子稱與材料試驗機的測力元件、 發動機的推力測試、 水壩壩體承載狀況監測等。 應變式力傳感器要求有較高的靈敏度和穩定性，當傳感器在受到側向作用力或力的作用點少量變化時，不應對輸出有明顯的影響。 第四節第四節 電阻傳