傳感器習題第3章 應變式傳感器

1、第3章應變式傳感器(P60)36題36圖為等強度懸臂梁測力系統(tǒng)，R為電阻應1變片，應變片靈敏系數(shù)K=2.05,未受應變時，R=1200。1當試件受力F時，應變片承受平均應變s=800pm/m,試求：應變片電阻變化量AR和電阻相對變化量AR/R。111將電阻應變片R置于單臂測量電橋，電橋電源電壓為直流3V,求電橋輸出電壓及1電橋非線性誤差。若要減小非線性誤差，應采取何種措施？分析其電橋輸出電壓及非線性誤差大小。已知：K=2.05，R=1200，=800卩m/m=8.00 x10-4，E=3V1求：AR/R，AR，U，丫1110L應變片的電阻相對變化量為解：AR/R二K=2.05x8.00 x10

2、-4二1.64x10-311(AR)R1丿設電橋的倍率n=1,則電橋的輸出電壓為電阻變化量為AR=R11=120 x1.64X10-3=0.1968（0）若要減小非線性誤差，可以采用差動電橋電路(半橋差動電路或者全橋差動電路)。此時可以消除非線性誤差，而且可以提高電橋電壓的靈敏度，同時還具有溫度補償作用。(a)如果采用半橋差動電路，需要在等強度梁的上下兩個位置安裝兩個工作應變片，一個受拉應變，一個受壓應變，接入電橋的相鄰橋臂，構成半橋差動電路。此時電橋的輸出電壓為=3xl.64X10-32=2.46x10-3（V）,是單臂工作時的兩倍。(b)如果采用全橋差動電路，需要在等強度梁的上下四個位置安

3、裝四個工作應變片，兩個受拉應變，兩個受壓應變，將兩個應變符號相同的接入相對橋臂上，構成全橋差動電路。此時電橋的輸出電壓為=3xl.64X10-3=4.92xlO-3（V）,是單臂工作時的四倍。37在題36條件下，如果試件材質為合金鋼，線膨脹系數(shù)0=llx10-6/C，電阻應g變片敏感柵材質為康銅，其電阻溫度系數(shù)“15x10-6/C，線膨脹系數(shù)0二14.9x10-6/C。當傳感器的環(huán)境溫度從10C變化到50r時，所引起的附加電阻相對s變化量(AR/R)為多少？折合成附加應變et為多少？解：已知：試件合金鋼的線膨脹系數(shù)0g=11x10-6/C，電阻應變片的靈敏系數(shù)為K0=2.05,電阻溫度系數(shù)Q=

4、15x10-6/C，線膨脹系數(shù)0二14.9x10-6/C，sAt二50-10二40(C)，則由溫度變化引起的附加電阻相對變化為：竺二L+KG-0)At二【5x10-6+2.05x(11-14.9)x10-6140二2.802x10-4。R00gs02.802x10-42二1.37x10-4。AR/R折合成附加應變?yōu)閑=t0tK038一個量程為10kN的應變式測力傳感器，其彈性元件為薄壁圓筒軸向受力，外徑為20mm,內(nèi)徑為18mm,在其表面粘貼八個應變片，四個沿軸向粘貼，四個沿周向粘貼，應變片的電阻值均為120Q，靈敏度為2.0,泊松比為0.3，材料彈性模量E=2.1x1011Pa。要求：繪出彈

5、性元件貼片位置及全橋電路；計算傳感器在滿量程時各應變片的電阻；當橋路的供電電壓為10V時，計算電橋負載開路時的輸出。解：已知：F=10kN，外徑D二20mm，內(nèi)徑d二18mm，R=120Q,K=2.0,卩=0.3，E=2.1x1011Pa,Uj=10V。圓筒的橫截面積為S=62-d2)=59.7x10-6mm34彈性元件貼片位置及全橋電路如圖所示。爸d占口自口纟RRRR1234(c)應變片1、2、3、4感受軸向應變：1RRH_ETJ應變片5、6、7、8感受周向應變：5RRHZZHZZjRR-1EZHZEZH滿量程時，AR=AR=AR=AR=KR=KFR=2.0儀12SEsU10kN(d)x120059.7x10-6mm3x2.1x1011Pa0.1910AR=AR=AR567=AR8=KR=-pAR=-0.3x0.1910=-0.05730y1電橋的輸出為：U=U0i=10V-(R+AR)+(R+AR)(R+AR)+(R+AR)i(R+AR丿+(R+AR丿+(R+ARJ+(R+AR丿(R+AR丿+(R+AR丿+(R”+ARJ+(R11335577668(120.191+120.191119.