电阻应变计的热输出实验探究

4.1 实验目的

（1）了解电阻应变计的温度特性及温度补偿的重要性。

（2）掌握电阻应变计的温度特性的测定方法。

4.2 实验设备与器材

电阻应变仪、电阻应变计（120Ω）、导线、加温设备、温度计。

4.3 电阻应变计的温度特性

当应变计安装在可以自由膨胀的试件上，且试件不受外力作用时，若环境温度不变，则应变计的应变为零，若环境温度变化，则应变计产生应变输出。这种由于温度变化而引起的应变输出，称为应变计的热输出。

产生应变计热输出的原因主要有以下两个方面：

（1）应变计敏感栅材料本身的电阻温度系数引起的

由于温度变化引起电阻应变计敏感栅阻值变化而产生附加应变为：

式中：Ks——应变计的灵敏度系数；

α——应变计敏感栅材料的电阻温度系数。

（2）由于敏感栅材料与试件材料的线膨胀系数不同，使敏感栅产生了附加变形

当温度变化时，牢固粘贴在试件上的应变计与试件在长度方向上会发生变化，由于试件材料与电阻应变计敏感栅材料的线膨胀系数不同，将产生附加应变，由于膨胀系数不同而产生热输出为：

式中：β试样——试样的线膨胀系数；

β敏感栅——敏感栅的线膨胀系数。(www.xing528.com)

这样温度变化而引起电阻应变计总的虚假应变量（热输出）为：

这个温度引起的应变测量误差（热输出）除与环境温度变化有关外，还与电阻应变计本身的性能参数（Ks、α、β敏感栅）以及试件的线膨胀系数β试样有关。由于这些因素实际上难以准确测量，同时热输出还与其他因素有关，例如粘贴应变计的工艺，所以一般采用实验的方法测定应变计热输出曲线。

4.4 实验步骤

（1）准备试样，打磨表面粗糙度应达左右，有45°交叉纹，用酒精（或丙酮等）进行清洗。

（2）将待用的电阻应变计分别粘贴在不锈钢、钢材、铝、石英玻璃等试样上，焊接好导线接至应变仪工作测试桥臂。

（3）将试样放入加温设备内，补偿片置于室温环境下（温度不变化）。

（4）将电阻应变仪调节至零，加温设备缓慢升温，每隔5℃测量一次读数，测量至80℃；

（5）绘制热输出曲线，计算平均热输出系数。

4.5 思考题

（1）在电阻应变计的热输出实验中，是否考虑了导线因素的影响？

（2）如何消除导线对电阻应变计的热输出的影响？

（3）为什么同一性能参数（同一批次）的电阻应变计粘贴在不同的材料上的热输出不相同？

（4）二臂三线制接线法与二臂常规接线法有何不同？主要区别在哪里？

（5）某钢结构工程采用电阻应变计试测技术进行检测，当环境温度变化10℃时，请用你的实验结果给出电阻应变计的虚假输出（热输出）可能是多少？