消除了工作片上由于温度变化而引起的 应 变, 达到了温度补偿.
5、温度误差及其补偿
温度 误差
1、敏感栅电阻随温度的变化引起的误差。当环境温度变 化△t 时，敏感栅材料电阻温度系数为 ，则引起的电阻 相对变化为
R R R R t t t 0 0
2、试件材料的线膨胀引起的误差。当温度变化△t 时，因
§ 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿
4.1.2 温度的影晌与补偿
在测量时，被测构件和所粘贴的应变计的工作环 境是具有一定温度的。当温度发生变化时，应变计将 产生热输出ε t ，其大小由式（2-17）确定。显然，热 输出ε t中是不包含结构因受载而产生的应变，即使结 构处在不承载且无约束状态， ε t 仍然存在。
§ 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿
4.1.1 测量电桥的基本特性
设电桥的四个桥臂上接上应变计，电阻分别为 R1=R2=R3=R4=R （见图4－1），如果桥臂电阻改变 ΔRl、ΔR2、△R3、△R4，则输出电压为：
u
u R R R R 0 3 1 2 ( 4) （4-1） i 4 R R R R 1 2 3 4
§ 2.4 电阻应变计的工作特性
需要说明的是：我们希望应变片的指示应变反映的是构件因受 t 力所产生的应变，而不是环境温度变化所引起的 ，否则会带 来很大误差。因此在测量中必须设法消除温度变化的影响。
方法二: 温度补偿法
电阻片 相邻两臂 贴法 受力件(工作片) 采用相同 材料 不受力件(补偿片) 温度下


相应的虚假应变输出
t
R /R t t 0 ( ) t g s K 补偿法
组合式自补偿法
线路补偿法〔电桥补偿法、热敏电阻〕
§ 2.4 电阻应变计的工作特性
§ 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿
在测量时，将应变计粘贴在各种弹性元件上，组 成电桥，并利用电桥的特性提高读数应变的数值，或 从复杂的受力构件中测出某一内力分量（如轴力、弯 矩等）。 关于电桥的基本特性和测量原理，已在第3章中作过系 统论述，本章重点讨论如何利用电桥的基本特性正确 地组成测量电桥。
式中，ε 1 、ε 2 、ε 3 、ε 4分别为应变计R1、R2、R3、 R4 、所感受的应变值。
§ 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿
应变仪的输出应变为：
d
4 u i u K 0
2 3 4 1
（4-3）
由式（4－3）可见，电桥有下列特性：
§ 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿
§ 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿
测量应变计既传递被测构件的机械应变，又传递环境温 度变化引起的应变。根据式（4-3），如果将两个应变计 接入电桥的相邻桥臂，或将四个应变计分别接入电桥的 四个桥臂，只要每一个应变计的ε t相等，即要求应变计 相同，被测构件材料相同，所处温度场相同，则电桥输 出中就消除了ε t的影响。这就是桥路补偿法。或称为温 度补偿片法。桥路补偿法可分为两种，下面作简单介绍。
三. 温度补偿
受力----变形(应变) 温度----变形(应变) (1)温度变, 电阻变.
测量
要设法消除温度变化引起的应变的原因: (2)电阻片丝栅材料的温度系数与被测物不同. 方法一: 桥路补偿法 由 r 1 2 3 4 r 1 2 3 4 电阻片 相邻两臂相同的 贴法 构件上 温度下 温度产生的电阻变 化(应变变化)是同 号的, 自动抵消, 达 到了互补.
§ 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿
式中，u。为电桥的桥压； ui为电桥的输出电压。若四 个桥臂上的应变计的灵敏 系数均为K，即：
R R
i
K
i
则输出电压为： 图4-1 电桥
§ 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿
u i K ( ) 4
u 0
1 2 3 4
（4-2）

s
试件材料和敏感栅材料的线膨胀系数不同，应变片将产 生附加拉长（或压缩），引起的电阻相对变化 R R K R K ( g ) t t 0 0t 0 0 s 应变丝的线膨胀系数； 试件的线膨胀系数


g
由温度变化引起的总电阻变化为
R R R R t R K ( ) t t t t 0 00 g s
实验应力分析

北京化工大学 机械基础实验中心


二○○九年九月
第四章
测量电桥的特性及应用
§ 4.1测 量 电 桥 的 特 性 及 温 度 补 偿
第4章
测量电桥的特性几应用
4.1 测量电桥的基本特性和温度补偿
在结构强度的实验分析中，构件表面的应变测量主要是使 用应变电测法，即将电阻应变计粘贴在构件表面，并正确地 接入测量电路，从而得到构件表面的应变。应变电测法的基 本测量电路是电桥。测量电桥是由应变计作为桥臂而组成的 桥路，作用是将应变计的电阻变化转化为电压或电流信号。
§ 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿
因此，当结构承受载荷时，这个应变就会与由载 荷作用而产生的应变叠加在一起的输出，使测量 到的输出应变中包含了因环境温度变化而引起的 应变ε t因而必然对测量结果产生影响。
§ 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿
温度引起的应变ε t的大小可以与构件的实际应变相当， 例如，当采用镍铬丝的电阻应变计粘贴在钢构件上进行 应变测量时，如果温度升高1℃，ε t即可达70微应变。 因此，在应变计电测中，必须消除应变ε t ，以排除温 度的影响，这是十分重要的问题。
1）两相邻桥臂上应变计的应变相减。即应变同号时， 输出应变为两邻桥臂应变之差；异号时为两相邻桥臂应 变之和； 2）两相对桥臂上应变计的应变相加。即应变同号时， 输出应变为两相对桥臂应变之和，异号时为两相对桥臂 应变之差；
§ 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿
应变仪的输出应变实际上就是读数应变，所以合 理地、巧妙地利用电桥特性，可以增大读数应变，并 且可测出复杂受力杆件中的内力分量。