文/袁明

電阻應(yīng)變式傳感器是目前應(yīng)用最廣泛的傳感器之一，可以測(cè)量力，荷重，應(yīng)變，位移，速度，加速度等各種參數(shù)。電阻應(yīng)變式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，性能穩(wěn)定可靠，精度高，變換電路簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)測(cè)試自動(dòng)化和多點(diǎn)同步測(cè)量，遠(yuǎn)距測(cè)量，因此應(yīng)用于很多領(lǐng)域，然而溫度對(duì)電阻的影響，所引起的溫度誤差以及制造工藝上引起的零漂，為了測(cè)量的精確性因此對(duì)于誤差的研究是很有必要性的。

1 應(yīng)變式傳感器的工作原理

應(yīng)變式傳感器是由彈性元件，電阻應(yīng)變片以及外殼等主要部件組成的用來進(jìn)行測(cè)量的裝置，其中電阻應(yīng)變片是傳感器的核心元件，應(yīng)變式傳感器的工作原理是基于電阻應(yīng)變的應(yīng)變效應(yīng)。

圖1：金屬電阻絲應(yīng)變效應(yīng)

圖2

所謂的金屬應(yīng)變效應(yīng)指的是：金屬絲的電阻隨其所受機(jī)械變形的大小而變化。如圖1所示。

由電阻絲電阻值的計(jì)算式：

我們對(duì)該公式兩邊進(jìn)行對(duì)數(shù)處理以及微分處理可得：

我們這里以下處理：

ε在這里即為金屬絲長(zhǎng)度方向的應(yīng)變即為軸向應(yīng)變，這里K為金屬絲的應(yīng)變靈敏系數(shù)，其物理意義為單位應(yīng)變引起的電阻相對(duì)變化量，由上述公式我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)試件受外力變形時(shí)，應(yīng)變片的金屬敏感柵隨之變化，從而引起電阻的變化來進(jìn)行測(cè)量。

2 引起誤差的因素

2.1 溫度誤差

由于敏感柵金屬絲電阻本身隨溫度變化，以及試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數(shù)不同時(shí)，隨溫度的變化，電阻絲會(huì)附加變形，從而導(dǎo)致溫度誤差。

2.2 制造工藝產(chǎn)生的零漂和蠕變

理想情況下，傳感器的零點(diǎn)輸出是不受溫度變化的，然而實(shí)際的制造應(yīng)變計(jì)的分散度，粘貼工藝的不一致以及焊點(diǎn)，引線長(zhǎng)短等多要素的影響，會(huì)使得零點(diǎn)出現(xiàn)漂移的現(xiàn)象。

3 補(bǔ)償?shù)姆椒?/h2>

3.1 對(duì)于溫度誤差我們采用線路補(bǔ)償法和應(yīng)變片自補(bǔ)償

（1）線路補(bǔ)償法即采用電橋補(bǔ)償法。我們將工作應(yīng)變片R2和補(bǔ)償應(yīng)變片，二者完全相同，且都貼在同樣材料的試件上，并處于同樣的溫度下，這樣由于溫度變化讓工作片產(chǎn)生的電阻變化和補(bǔ)償應(yīng)變片阻值的變化相等，因此電橋的輸出與溫度無關(guān)。如圖2所示。

（2）應(yīng)變片自補(bǔ)償是粘貼在被測(cè)部位上的一種特殊應(yīng)變片，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，產(chǎn)生的附加應(yīng)變?yōu)榱慊蛘呦嗷サ窒?，通常選用選擇式自補(bǔ)償應(yīng)變片和雙金屬敏感柵自補(bǔ)償應(yīng)變片。選擇式自補(bǔ)償應(yīng)變片需要先確定被測(cè)試件的材料，然后根據(jù)被測(cè)部件材料選擇合適的應(yīng)變片敏感柵材料制作溫度自補(bǔ)償應(yīng)變片進(jìn)行補(bǔ)償；雙金屬敏感柵自補(bǔ)償應(yīng)變片是利用兩種電阻絲材料的電阻溫度系數(shù)不同一個(gè)為正，一個(gè)為負(fù)的特性，將兩者串聯(lián)繞制成敏感柵。

3.2 對(duì)于制造工藝不精確所引起的零漂現(xiàn)象，我們可以通過計(jì)算機(jī)電路進(jìn)行處理

通過采用電子電路組成壓力變送器和溫度變送器，再通過A/D轉(zhuǎn)換，送計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，通過編輯程序可以使粘貼在試件上的應(yīng)變片，在不承受載荷的條件上，電阻可以不隨時(shí)間變化，從而解決零漂的問題。

4 結(jié)束語

電阻應(yīng)變式傳感器應(yīng)用于很多領(lǐng)域，并且隨著科技的發(fā)展對(duì)于精度的要求越來越高，而電阻式應(yīng)變片存在的溫度誤差以及制造工藝不精確存在的零漂這兩個(gè)問題對(duì)于精度的影響很大，因此本文針對(duì)性的提出了補(bǔ)償方法，最為廣泛使用的就是電橋補(bǔ)償法然后在配用計(jì)算機(jī)處理從而對(duì)電阻式傳感器精度進(jìn)行提高，對(duì)于電阻式傳感器未來的發(fā)展有著重要的意義。