电阻应变式传感器的组合自补偿与金属丝应变片应用

组合自补偿法是一种在电阻式传感器中广泛应用的技术，特别是在敏感栅自补偿应变片设计中。该方法利用两种具有相反温度系数的金属丝，如双金属丝，串联组成敏感栅丝。通过调整两个电阻(R1和R2)的比例，可以抵消因温度变化带来的电阻差异，从而实现温度自补偿，提高测量精度。例如，当温度变化时，通过调节金属丝长度，使得它们产生的电阻变化相消，可以达到±0.14με/℃的高精度。 电阻应变式传感器是基于应变电阻效应的工作原理，金属丝在受到拉伸或压缩时，其长度(l)和横截面积(S)会发生变化，导致电阻R增大。根据材料力学，横向应变和纵向应变之间存在泊松比(K)的关联。对于金属材料，通常K值在1.4至4.8之间，而半导体材料的K值远高于金属，约为100Km。 为了制作应变片，金属丝通常会被绕制成栅网状并粘贴在绝缘基片上，形成线栅，其面积一般在3~10mm²，阻值范围在60~150欧姆。常见的应变片类型包括金属丝式、箔式、半导体式、金属薄膜式以及适应高温和低温环境的特殊应变片。 然而，电阻应变片会受到温度变化的影响，这会导致测量误差。这种误差主要源于敏感栅材料的电阻随温度升高而增大的特性。为了减少这种温度误差，组合自补偿法就是一种有效的补偿策略，通过精确调控R1和R2的温度系数，使它们在温度变化时产生的电阻变化相互抵消，从而减小测量系统的温度依赖性。 组合自补偿法在电阻式传感器的设计中起着关键作用，通过精密的结构设计和材料选择，能够实现高精度的应变测量，适用于各种对温度稳定性要求高的应用场景。