题目

应变片温度误差的补偿方法有 _______ 和 _______

应变片温度误差的补偿方法有 _______ 和 _______

题目解答

答案

应变片在实际应用中，由于环境温度变化会引起电阻值的改变，从而产生附加应变输出，这种由温度变化导致的测量误差称为应变片温度误差。为消除此类误差，主要采用两类补偿方法：

  1. 线路补偿法：最典型的是电桥补偿法，通过在惠斯通电桥中接入补偿电阻或补偿应变片，使温度变化时电桥输出保持平衡，从而抵消温度引起的电阻变化。该方法结构简单、效果显著，是工程中最常用的方法。

  2. 应变片自补偿法：通过选用特殊设计的应变片，如单丝自补偿法或双丝自补偿法，使应变片自身在温度变化时，其电阻变化与试件热膨胀引起的附加应变相互抵消。这种方法无需外部电路，适用于特定材料组合的场合。

综上，应变片温度误差的补偿方法主要有线路补偿法和应变片自补偿法。

答案：

① 线路补偿法

② 应变片自补偿法

解析

本题考查应变片温度误差的补偿方法相关知识。解题思路是根据应变片在实际应用中因环境温度变化产生电阻改变和附加应变输出这一现象，明确需要寻找消除温度误差的方法。从常见的补偿手段角度出发，可分为利用外部电路进行补偿和依靠应变片自身特性进行补偿这两类。

  • 线路补偿法：以电桥补偿法为例，在惠斯通电桥中接入补偿电阻或补偿应变片。设电桥四个桥臂电阻分别为$R_1$、$R_2$、$R_3$、$R_4$，当温度变化时，工作应变片电阻变化$\Delta R_1$，补偿应变片电阻变化$\Delta R_2$，由于二者处于电桥相邻桥臂，根据电桥输出电压公式$U = \frac{R_1 + \Delta R_1}{R_1 + \Delta R_1+R_2 + \Delta R_2}-\frac{R_3}{R_3 + R_4}$，当$\Delta R_1=\Delta R_2$时，电桥输出保持平衡，从而抵消温度引起的电阻变化。这种方法结构简单、效果显著，是工程中常用的方法。
  • 应变片自补偿法：选用特殊设计的应变片，如单丝自补偿法或双丝自补偿法。通过合理设计应变片的材料和结构，使应变片自身在温度变化时，其电阻变化与试件热膨胀引起的附加应变相互抵消。例如，当温度升高时，应变片电阻增大的同时，试件热膨胀产生的附加应变也能与之相互抵消，从而达到补偿温度误差的目的。这种方法无需外部电路，适用于特定材料组合的场合。