已贴片应变计的温度效应

　　热输出( 温度引发的视应变)

　　所有电导体显示的阻值会随温度而变化。这种普遍现象就是常被提及的电阻温度系数( TCR) , 在GAGE 实际的工作过程中是最有可能导致误差的因素。由于读数仪器是连接到已贴片的 GAGE 上, 这就可以把在 GAGE 上的任何阻值的变化看作是所加机械应变的结果, 因此仅仅由于温度效应引起的阻值变化, 通常也可以把它称为“视应变”。国际通用术语称之为热输出。有些合金经过加工后, 随温度变化阻值变化会非常小, 使用最广泛的 GAGE 合金———康铜和镍铬合金就是其中的两种。

　　在进一步加工之前, 有必要对修改焊接后的导体的 TCR 的一个重要因素进行检查。假设有一种合金的应变灵敏系数为 2.0, 并且它的电阻温度系数等于零。根据定义, 一段任意长度的这种导线在所有的温度范围内将会呈现固定不变的阻值。假设这段导线粘贴到样本表面, 这个导体将随着样本材料的热膨胀特性导致的样本表面的长度的变化而变化。由于导线的热膨胀系数和样本的不同, 不同的应变将被导入到导线中, 因应变灵敏性引起电阻值的变化。如果样本具有例如 +8ppm/!的热膨胀系数, 而导线则是 +6ppm/", 当温度升高时将会在导线中形成 2ppm( 2με) 每#的张力应变, 并且这将显示每$阻值增加 +4μΩ/Ω。由于已贴片 GAGE 的热输出将会受到它贴片所在材料的热膨胀特性的影响, 因此在测试 GAGE的热输出时, 被贴片的样本材料必须做特别的选择。

　　图 1 就是一组几种 GAGE 合金材料电阻随温度变化的曲线图。图中某些材料由于热输出引起的误差将会很大, 因此, 当进行静态应变测量时, 这样的 GAGE 必须特别加以关注。由于特定的合金材料从熔化时合金成份的某些轻微改变也会引起电阻温度系数的不同程度的变化, 所以图中给出的各种合金的数据只能认为是一种典型值。对于各种不同种类的应变敏感合金制造的每一种应变计和每一批次的应变片, GAGE 制造商都会提供有关它们热输出的特别信息。

　　温度补偿

　　为了获得 GAGE 在很宽温度范围内的准确数据, 研究某些由于热输出而引起的潜在的误差是绝对必要的。如果只进行动态测量, 这些误差并不重要, 因为相关的读出仪表通常对于静态或 GAGE 阻值的缓慢变化不能反应。对于静态应变测量或静态动态组合的应变测量, 可以有三种基本的补偿或误差纠正的方法。

　　首先并且是最明显的纠正方法包括在同一时间记录 GAGE 的输出和 GAGE 的温度。然后根据贴片在特殊样本材料上 GAGE 种类的热输出曲线上不同的温度进行纠正, 这种温度测量通常利用安装在GAGE 位置附近的热电偶或电阻温度传感器来获取。