补偿块材料与试件材料相同的要求

补偿块材料与试件材料相同的要求

定义

补偿块材料与试件材料相同是指：在电阻应变片的温度补偿方法中，用于粘贴补偿应变片的补偿块必须采用与被测试件相同的材料（即具有相同的线膨胀系数）。

作用

当温度变化时，工作应变片和补偿应变片均会产生热应变（由电阻温度系数和线膨胀系数共同引起）。若两者材料相同，则它们因热膨胀产生的应变相等，且接入相邻桥臂后相互抵消，仅保留被测应变引起的输出。

工程理解

• 线膨胀系数匹配：补偿块与试件材料相同，确保两者在相同温度变化下具有相同的线膨胀系数 $\alpha$，从而热应变 ${\epsilon }_T=\alpha ·\Delta T$ 一致。
• 电桥输出：设工作片电阻变化 $\Delta R_1$ 包含应变 $\epsilon$ 和温度干扰 ${\epsilon }_T$，补偿片电阻变化 $\Delta R_2$ 仅含 ${\epsilon }_T$，则电桥输出 $U_o\propto (\Delta R_1-\Delta R_2)\propto \epsilon$。
• 若材料不同，$\alpha$ 不相等，则桥路无法完全补偿温度效应，产生测量误差 $\Delta {\epsilon }_{\text{误差}}=({\alpha }_{\text{试件}}-{\alpha }_{\text{补偿}})·\Delta T。$ 因此实际应用中必须选用与试件同材质的补偿块。