靈敏度溫度誤差的性質(zhì)

為分析張力傳感器靈敏度溫度誤差，現(xiàn)以圓柱式結(jié)構(gòu)的彈性元件為例，其靈敏度計算公式為

S= 1+μ/2 · KP/ EA

式中 μ一彈性元件材料的泊松比;

K一電阻應(yīng)變計的靈敏系數(shù);

P一張力傳感器的額定載荷;

E一彈性元件材料的彈性模量;

A一彈性元件應(yīng)變區(qū)的截面積。

取對數(shù)并微分可推導(dǎo)出靈敏度的相對變化與各參數(shù)之間關(guān)系的表達(dá)式為

dS/S=d(1+μ)/ 1+μ+dK/K-Da/A-dE/E

式中：d(1+μ)/ 1+μ=μ/1+μ · φdt=0.23φdt

Φ一泊松比μ的溫度系數(shù)，對合金鋼φ=1*10^-4/⁰C

dK/K=γdt

γ一電阻應(yīng)變計妖精敏系數(shù)K的溫度系數(shù)；

可以得出，不論是利用正應(yīng)力還是利用切應(yīng)力的張力傳感器，其靈敏度溫度誤差是一個系統(tǒng)誤差，起主要影響的因素是β，因βε為負(fù)值，所以環(huán)境溫度升高，彈性元件材料的彈性模量E降低，張力傳感器的靈敏度增大。如果彈性元件材料，電阻應(yīng)變計敏感柵和基底材料以及制造工藝都一樣，圓環(huán)式結(jié)構(gòu)比圓柱式和剪切梁式結(jié)構(gòu)的靈敏度溫度誤差要小一些，大約小6%左右。這說明張力傳感器靈敏度溫度誤差的影響因素，主要是彈性元件材料的彈性模量E，其次是電阻應(yīng)變計靈敏系數(shù)和制造工藝，在相當(dāng)小的程度上與張力傳感器彈性元件的結(jié)構(gòu)有關(guān)。國內(nèi)外張力傳感器制造企業(yè)大量的試驗測量數(shù)據(jù)證明，對同一種彈性元件結(jié)構(gòu)而言，只要金屬材料、電阻應(yīng)變計和制造工藝不變，靈敏度溫度誤差的分散度比較小，一般小于10%，這主要是制造和補(bǔ)償工藝引起的。以上理論分析與公式推導(dǎo)，為用補(bǔ)償方法消除靈敏度溫度誤差提供了理論基礎(chǔ)。