针对压力传感器匹配误差产生的原因及其特性,国内外在理论和试验方法己做了较多研究,一致认为传感器的厚径比及其与介质的模量比是影响传感器匹配误差的核心因素。但也存在一些不足:(1)传统的分析都是基于匹配误差与模量比、厚径比的关系来考虑的。由于介质模量的易变性,将模量比作为一个因索考虑是合理的,然而厚度和直径在传感器的尺寸上是2个相对独立的因素,长期以来对于厚度和直径分别是如何对匹配误差影响的研究较少;(2)关于压力传感器匹配误差的分析多是在单因素变化下进行的讨论,对多因素变化的影响和各因素间的交互作用影响额研究不多;(3)已有的研究对模量比、厚度、直径等关键因素对匹配误差影响的研究较弱。
60多年来,静态匹配研究取得了很大的成功,理论上建立了静态匹配误差公式,指导了静态应力传感器设计与埋设实践:试验研究上,研制出了一维和三维可控应力的匹配误差试验设备,积累了丰富的埋设技术,为实际工程中匹配误差定量研究提供了有效的手段与技术。动态匹配误差研究,国内外有过不少的理论和试验探索,研究工作取得了一些进展。但总的来说,静态匹配误差研究比较成熟,趋于实用阶段;而动态匹配误差研究仍处于探索阶段,主要反映在以下两方面:(1)动态匹配误差与传感器、介质及荷载特征量之间的理论关系未能建立起来,使分折研究缺少系统理论依据;(2)还未能建立动态匹配误差试验设备,从而难以有效地开展动态匹配误差的试验研究。其难点在于难以得到介质中真实应力场。
国内有部分研究人员通过简化模型的解折理论研究、有限元数值模拟研究及室内与现场研究,得出了动态匹配误差的理论计算公式,建立了动态介质应力传感器设计判据,并用待定系数法解决了现场条件下确定动态匹配误差值的试验技术[8-11]。还有部分研究者以在自由场应力测量中所用的压电晶体应力传感器做了一些试验,得到了传感器在几种介质中的动态和静态的匹配误差,研究了传感器的弹性模量与介质的弹性模量之比对于匹配误差的影响,从实验的角度总结出了动态和静态的匹配误差经验公式;比较了动、静态匹配误差之间的差别,该研究成果可以用来较精确地计算压电晶体应力传感器的匹配误差。