新手必看的應變規基礎知識(二)：溫度相關問題大集合

在這裡你可以學到：
- 應變規使用的溫度範圍？
- 在高溫環境使用應變規要注意什麼呢？
- 應變規材料的線性熱膨脹係數?適合量測哪些材料？
- 為什麼要做溫度補償？
- 如何進行應變規溫度補償？
- 重點回顧
- 補充說明

不知道什麼是應變規嗎?歡迎您先參考這篇文章 > 新手必看的應變規基礎知識(一)：什麼是應變規?

 

▌應變規使用的溫度範圍？

依據不同的應變規基材，可使用的溫度範圍也不同。

各廠牌通常提供多個系列的應變規，適合用在不同的溫度、環境與用途。以日本SHOWA應變規為例，分為FA與MA兩個系列：

• FA系列使用聚酯背板(Polyester)，使用的溫度範圍：-30~+80℃，適用於一般環境。
• MA系列使用聚醯亞胺背板(Polyimide)，使用的溫度範圍：-30~+180℃，適用於高溫環境。

 

▌在高溫環境使用應變規要注意什麼呢？（例如>100℃）

1. 應變規的黏貼

首先購買應變規時，需挑選耐高溫的型號。再來要注意用於黏貼的膠水，一般工業用瞬間接著劑耐溫約70℃，並不適用。建議選用各大應變規廠牌的耐高溫專用膠水。最後用於保護黏貼好的應變規的塗層(coating)，也應選擇耐高溫的型號。

想了解如何黏貼應變規?黏貼時需要注意什麼?歡迎參考此篇文章>新手必學的應變規黏貼方法

2. 量測時的溫度補償

量測過程中溫度的變化對應變規量測值有很大的影響，首先要依照被測材料之熱膨脹係數選用相對應的應變規號數，此作法可降低溫升造成的量測誤差，但仍會有大約2με/˚C的誤差。

 

▌應變規材料的線性熱膨脹係數?適合量測哪些材料？

應變規材料 線性熱膨脹係數(ppm/℃)	適用量測
11	一般鋼材
16	不鏽鋼、銅
23	鋁、石膏

（各廠牌提供的應變規材料係數可能略有不同，但基本上大同小異，上表中的三種線性熱膨脹係數應變規較為常見。）

 

▌為什麼要做溫度補償？

因為進行應變量測時，溫度變化會讓結果有所偏差。為確保量測結果的精準度，需要對測得數值的誤差進行修正，即溫度補償(Temperature compensation)。

舉例來說日本SHOWA應變規的誤差如下：

FA系列	±2με/˚C（在室溫~80˚C的環境下）
MA系列	±2με/˚C（在室溫~160˚C的環境下） ±5με/˚C（在室160˚C~180˚C的環境下）

 

▌如何進行應變規溫度補償？

1. Dummy gauge法

使用相同型號的兩片應變規，黏貼於相同的待測材料上，一片應變規感受力量與溫度的變化，我們稱之為Active gauge；另一片只感受溫度變化者叫做Dummy gauge。將此兩應變規組成一個半橋(Half bridge)，透過惠斯通電橋將溫度對應變規的影響互相抵銷而達到溫度補償的目的。

 

• Active gauge 量測到溫度+應力變化
• Dummy gauge 量測到溫度變化

以此方法量測到的應變數值，就會排除受溫度影響的變化量。

2. 軟體修正法

先實驗得到應變規黏貼在待測材料的熱輸出特性曲線(Thermal output)。接著將資料作為軟體設定使用。在量測應變的同時記錄應變規處之溫度，利用軟體計算得到—待測件處於各溫度所需補償的應變值，並且在量測過程中做即時的溫度補償。

*如果想進行應變規的溫度補償，歡迎參考我們的eStrain Pro。系統內建長導線的修正、溫度對導線和應變規的影響、Shunt校正、電橋平衡等功能，使用者只需簡單設定，就能做好正確的應變量測。

 

▌重點回顧

高溫下使用應變規應注意：

1. 應變規的黏貼選用

• 耐高溫應變規
• 耐高溫應變規膠水
• 耐高溫保護塗層

2. 進行應變量測時需做溫度補償

• 選擇與被測材料對應的線性熱膨脹係數應變規

3. 溫度補償的方法

• Dummy gauge法
• 軟體修正法

 

▌補充說明

常見材料的線性熱膨脹係數 (資料來源：維基百科)

物質 (ppm/˚C)

- 鋁 23.2

- 鐵 12.2

- 銅 16.5

- 錫 22.0

- 鋼 13.0

- 不鏽鋼 14.4-16.0

 

▌推薦產品

• 需要使用應變規嗎?歡迎選購日本SHOWA應變規。
• 如果想進行應變規的溫度補償，歡迎參考我們的eStrain Pro。

不知道如何選擇應變規的款式?不確定如何應用?立即諮詢我們，巨克富的團隊將為您提供最適配的解決方案。