表面應變計是實驗應力分析、結構健康監(jiān)測和材料研究中的關鍵工具。其測量結果的可靠性直接關系到工程判斷的準確性與結構的安全性。然而，在實際應用中，各種干擾因素會引入測量誤差，輕則導致數據失真，重則誤導結論。因此，深刻理解常見誤差來源，并掌握其識別與消除方法，是每一位測試工程師的技能。
一、常見測量誤差來源及識別
表面應變計的測量誤差主要來源于安裝、環(huán)境、儀器及測量對象本身。
1.安裝工藝誤差
定位與方向偏差：應變計軸線與待測主應變方向存在夾角。即使微小的角度偏差，也會導致測量值小于真實值，引入余弦誤差。
粘接劑影響：粘接劑層過厚、不均勻或固化不全，會傳遞不全真實的應變。膠層會“吸收”一部分應變，導致測量值偏低。此外，劣質或不匹配的粘接劑可能引起蠕變或遲滯效應。
導線固定不當：測試導線未妥善固定，其移動會通過“電纜效應”將機械擾動傳遞至應變計敏感柵，產生虛假應變信號。
2.溫度效應誤差
這是最常見的干擾因素。應變計敏感柵的電阻會隨溫度變化而變化，同時，測試構件與應變計基底材料的熱膨脹系數（CTE）若不匹配，即使構件不受力，也會因溫度變化產生附加應變。
識別：數據表現(xiàn)為應變值隨環(huán)境溫度發(fā)生緩慢或劇烈的無規(guī)律漂移，與實際載荷變化無關。
3.電磁干擾（EMI）
現(xiàn)場復雜的電磁環(huán)境，如大型電機、變頻器、電焊作業(yè)、高壓電纜等，會在測量回路中感應出噪聲電壓，淹沒微弱的真實應變信號。
識別：數據呈現(xiàn)高頻毛刺、突發(fā)性尖峰或無法解釋的劇烈跳變。
4.儀器及接線誤差
橋路不平衡：初始橋臂電阻未調平，導致讀數存在固定偏差。
導線電阻：對于長導線測量，導線本身的電阻會分壓，導致靈敏度下降，測量值偏小。這在1/4橋測量中尤為明顯。
接觸不良：接線端子松動、氧化或虛焊，導致信號斷續(xù)或產生噪聲。
5.被測材料特性影響
若被測材料本身存在各向異性、不均勻性或殘余應力，應變計的測量結果可能僅代表局部特性，無法反映整體平均應變。
二、消除干擾因素的策略與方法
針對上述誤差，需采取系統(tǒng)性的措施進行預防和補償。
1.精益求精的安裝工藝
精準定位：使用精密定位模板確保應變計方向與預期主方向一致。
規(guī)范粘接：嚴格遵循粘接劑的使用說明，控制膠層厚度，確保充分固化。清潔表面是保證粘接質量的前提。
固定導線：從敏感柵引出點開始，將導線牢牢固定在被測物表面，避免其晃動。
2.有效補償溫度效應
采用溫度補償片：這是經典有效的方法。將一個相同的應變計（補償片）貼在與試件材料相同、處于相同溫度環(huán)境但不承受載荷的部件上，并接入相鄰橋臂。補償片會產生與工作片相同的熱輸出，通過惠斯通電橋的相減原理自動消除溫度影響。
選用溫度自補償應變計：針對特定材料（如鋼、鋁、混凝土），可選擇敏感柵材料經過特殊處理的應變計，其熱膨脹系數與被測材料匹配，能極大減少熱輸出。
3.抑制電磁干擾
屏蔽與接地：使用屏蔽電纜，并將屏蔽層單點良好接地（通常在放大器端）。避免接地回路形成。
遠離干擾源：合理布線，使測量線路遠離強電設備和動力電纜。
使用濾波功能：現(xiàn)代數據采集儀通常配備低通濾波功能，可有效濾除高頻噪聲。
4.確保儀器與接線可靠性
初始調平衡：正式測量前，務必對應變橋進行調零平衡。
補償導線電阻：對于長導線，需在儀器設置中輸入導線電阻值進行軟件補償，或采用遠程sensesensing功能實時修正。
檢查連接：定期檢查所有接線點的牢固性，確保接觸良好。
5.科學的數據分析與后期處理
多次測量取平均：在條件允許時，在同一測量點粘貼多個應變計取平均值，以消除局部材料特性的影響和隨機誤差。
設置參考點與基線：在測試前記錄穩(wěn)定的“零載荷”狀態(tài)基線，便于后期數據分析時剔除漂移。
