電阻應(yīng)變片例題與練習(xí)題

1、UU0=8x10-6，應(yīng)變?yōu)闀r(shí)應(yīng)為Uo=8x1-3。從上面的計(jì)算可知：?jiǎn)伪蹠r(shí)靈敏度電阻應(yīng)變片傳感器例題與習(xí)題例題：例2-1釆用四片相同的金屬絲應(yīng)變片(K=2)f將其貼在實(shí)心圓柱形測(cè):如圖2-l(a)所示,應(yīng)變片1*3的e為E56X10-4-應(yīng)變片鉄4的e為-0.47求(1)畫(huà)出應(yīng)變片在圓柱上貼粘位置及相應(yīng)測(cè)量橋路原理圖；(2)各應(yīng)變片的H量“R/RT若供電橋壓U=6V,求橋路輸出電壓U產(chǎn)？此種測(cè)量:環(huán)境溫度對(duì)測(cè)量的影響？說(shuō)明原因。RiQDn7?2a&解:按題意釆用四個(gè)相同應(yīng)變片測(cè)力彈性元件，貼的位置如圖2-l(a)所RiQDn7?2a&解:按題意釆用四個(gè)相同應(yīng)變片測(cè)力彈性元件，貼的位置如圖2-

2、l(a)所八、八rin.rstfki-a4mLMWc_u&宀1-wUU-*-Ar-_Lf4tutr*(3)5=|(J-4局Rz出R斗隔2l&R2=y(3.12XIO-4+0.94X10-4)X6=1.22mV(4)此種測(cè)量方式可以補(bǔ)償環(huán)境溫度變化的影響因。因?yàn)樗膫€(gè)相同電阻應(yīng)攻件下，感受溫度變化產(chǎn)生電阻相對(duì)變化量相同，在全橋電路中不影響輸出電壓值冬11_尺21_Afist_Ai?41_Rt藥-幾二R2祝3R斗RAK2zt氐R譏u=o例22臺(tái)用等強(qiáng)度梁作為彈性元件的電子秤,在梁的匕、下面各貼兩片變片(K=2)如圖2-2(a)所樂(lè)口已知/=100mm.6二11mrn./=3mm,E=2現(xiàn)將四應(yīng)變片接

3、入圖(b)直流橋路中，電橋電源電壓U=6V.當(dāng)力F=0.5輸岀電壓CJ0=?UU0=8x10-6，應(yīng)變?yōu)闀r(shí)應(yīng)為Uo=8x1-3。從上面的計(jì)算可知：?jiǎn)伪蹠r(shí)靈敏度UU0=8x10-6，應(yīng)變?yōu)闀r(shí)應(yīng)為Uo=8x1-3。從上面的計(jì)算可知：?jiǎn)伪蹠r(shí)靈敏度應(yīng)變絕對(duì)值相等,即6FI電阻相變化量為一兄ar4_6FI電阻相變化量為一兄ar4_可ARRUU0=8x10-6，應(yīng)變?yōu)闀r(shí)應(yīng)為Uo=8x1-3。從上面的計(jì)算可知：?jiǎn)伪蹠r(shí)靈敏度現(xiàn)將四個(gè)應(yīng)變電阻按圖(b)所示接入橋路組成等臂全橋電路，其輸出橋路電門(mén)血門(mén)n6F/U。*U=KUKt*biTE例采用阻值為120Q靈敏度系數(shù)K2.0的金屬電阻應(yīng)變片和阻值為120Q的固定電

4、阻時(shí),組成電橋，供橋電壓為4V,并假定負(fù)載電阻無(wú)窮大。當(dāng)應(yīng)變片上上的應(yīng)變分別為1和g000=17.8mV時(shí),一KUKU4x2xl0,6亠解：?jiǎn)伪蹠r(shí)U=，所以應(yīng)變?yōu)闀r(shí)U=2x10,6，應(yīng)變?yōu)門(mén)OC o 1-5 h z04044、口KU4x2x10,3c“、“KU、亠0寸應(yīng)為U=-=2x10,3；雙臂時(shí)U=-，所以應(yīng)變?yōu)?4402KU4x2x10,6時(shí)U=4x10-6，應(yīng)變?yōu)闀r(shí)應(yīng)為KU4x2x10,3U=4x10-3v全橋時(shí)U=KU，所以應(yīng)變?yōu)闀r(shí)0220最低，雙臂時(shí)為其兩倍，全橋時(shí)最高，為單臂的四倍。例采用阻值R120Q靈敏度系數(shù)K2.0的金屬電阻應(yīng)變片與阻值R120Q的固定電阻組成電橋，供橋電壓

5、為10V。當(dāng)應(yīng)變片應(yīng)變?yōu)?000時(shí)，若要使輸出電壓大于10mV,則可采用何種工作方式（設(shè)輸出阻抗為無(wú)窮大）？解：由于不知是何種工作方式，可設(shè)為，故可得：得要小于，故應(yīng)采用全橋工作方式。例、電阻應(yīng)變片的靈敏度K二岔沿縱向粘貼丁-直徑為0.05m的圓形鋼柱表而，鋼材的E=2X10nN/mP=0.3,求鋼柱受UR拉力作用時(shí)，應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化量。又若應(yīng)變片沿鋼柱圓周方向粘貼，受同樣拉力作用時(shí)，應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化量為多少？解：（）沿縱向粘貼時(shí)：由=E匕8=0.49,8,E2x10iiN/m2ARK二旦仝=K8二2x0.49=0.98x10-68R（，）沿圓周向粘貼時(shí)：AR=-,8=-0.3x0.4

6、9x10-6=-0.147x10-6R例采用四個(gè)性能完全相同的電阻應(yīng)變片（靈敏度系數(shù)為K）,將其貼在薄壁圓筒式壓力傳感元件外表圓周方向，彈性元件周?chē)较驊?yīng)變p,式中，p為待測(cè)2（D-dE壓力，”為泊松比，左為楊氏模量，T為筒內(nèi)徑，D為筒外徑現(xiàn)采用直流電橋電路，供電橋壓Ua要求滿(mǎn)足如卜.條件：（1）該壓力傳感器有溫度補(bǔ)償作用；（卽橋路輸出電壓靈敏度最咼4解試畫(huà)出應(yīng)變片粘貼位置和相應(yīng)橋路原理圖并寫(xiě)出橋路輸出電壓表達(dá)式按題意要求圓周方向貼四片相同應(yīng)變片，如果組成等臂全橋電路，當(dāng)四片全感受應(yīng)變時(shí)，橋路輸出信號(hào)為零。故在此種情況下，要求有補(bǔ)償環(huán)境溫度變化的功能，同時(shí)橋路輸出電壓還要足夠大，應(yīng)采取兩片R、

7、R貼在有應(yīng)變的圓筒壁上做敏感元件，而另兩片R、R1324貼在不感受應(yīng)變的圓筒外壁上作為溫補(bǔ)元件，如圖（）所示。然后再將四個(gè)應(yīng)變電阻接入圖（）橋臂位置上。此時(shí)被測(cè)壓力變化時(shí)，*R3隨筒壁感受正應(yīng)變量*i、*3。，。橋路輸出電壓并且*i,*3；R4，。橋路輸出電壓只與敏感元件R、R有關(guān)，故把R、R放在對(duì)橋臂上，可獲得較高的電壓靈敏度。則輸1313出信號(hào)電壓U為1ARARU，1ARARU，(i+4R1(2)pU，(2)pU2(D-d)E4(D-d)E3)U，上U，R43A向R放于橋臂上與R、呢組成的全橋測(cè)量電路A向R放于橋臂上與R、呢組成的全橋測(cè)量電路,當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)產(chǎn)生的電阻另一方面R、R24變

8、化量均相同，故對(duì)環(huán)境溫度變化有補(bǔ)償作用，使(b)AUtAUt41+4RRRR1234例2-7有一吊車(chē)的拉力傳感器如右圖所示其中電阻應(yīng)變片Rl、R2.K3.R4貼在等截面軸上。已知Rl、K2、R3.R4標(biāo)稱(chēng)阻值均為橋路電壓為2百物重m引起Rl、R2變化增量為2Qo畫(huà)出應(yīng)變片組成的電橋電路計(jì)算出測(cè)得的輸出電壓和電橋輸出靈敏度。解：L應(yīng)變片組成半橋電路：??；雞AR_21.2,2120，二0.AR_21.2,2120，二0.01VU二E1+2二o(R+AR)+RR+(R+AR)21143224可以進(jìn)行溫度補(bǔ)償。練習(xí)題：一、單項(xiàng)選擇題X為減小或消除卄線性諛菱的方法可采用【h提高供但電壓E.提高橋臂比提高

9、橋臂電陰值D.提高電壓靈敏度2全橋差動(dòng)電賂的電壓靈敏度是單臂工作時(shí)的（）oA.不變4A.不變4倍6倍3、電陰應(yīng)變片配用的測(cè)最電路中3、電陰應(yīng)變片配用的測(cè)最電路中,A.貢流平衡電橋?yàn)榱丝朔植紭I(yè)容的影響.名采用（直流不平衡電橋C.交流平衡電橋C.交流平衡電橋.交流不平衡電橋4、通常用應(yīng)變式傳感器測(cè)帛：（).A.溫度B.密度4、通常用應(yīng)變式傳感器測(cè)帛：（).A.溫度B.密度D.電阻C.加速度影響金屬導(dǎo)電材料窗變靈敏系數(shù)K的主耍因素是（).好電材料電陰率好電材料電陰率的變化好電材料物理性質(zhì)的變化產(chǎn)主應(yīng)變片溫度課差的主耍原囚有（電阻絲有溫度系數(shù)C.電陽(yáng)絲承受應(yīng)力方向不同導(dǎo)電材料幾何尺寸的變化導(dǎo)電材料化

10、學(xué)性質(zhì)的變化k試件與電陰絲的線膨脹系數(shù)相同D.電阻絲與試件材料不同龜阻應(yīng)變片的線路溫度補(bǔ)償方法有（：hA.差動(dòng)電橋補(bǔ)償法B.補(bǔ)償塊粘貼補(bǔ)償應(yīng)變片電橋補(bǔ)償法補(bǔ)償線圈補(bǔ)償法D.恒流源溫度補(bǔ)償電路袪當(dāng)應(yīng)變片的主軸線方向與試件軸線方向一致，且試件軸線上受一維應(yīng)力作用時(shí)，應(yīng)弓靈敏系數(shù)K的定義是九A.應(yīng)變片電阻變化率與試件主應(yīng)力之比陶變片電阻與試件主應(yīng)力方向的應(yīng)變Z比U應(yīng)變片電阻變化率與試件主應(yīng)力方向的應(yīng)變之比陶變片電陰變化率與試件作用力之比9、制作陶變片敏感柵的材料中，用的撾多的金鹹材料是（kA.銅B.ISC.康銅D.蛻貉合金利用相鄰雙臂橋檢測(cè)的應(yīng)變式傳感器+為使其靈敏度高、非線性退差小（兩個(gè)橋臂都應(yīng)當(dāng)

11、用人電阻值丁作應(yīng)變片兩個(gè)橋臂都應(yīng)當(dāng)用兩個(gè)丁作應(yīng)變片串聯(lián)兩個(gè)橋臂應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變量變化相反的丁作陶變片兩個(gè)橋臂應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變屋變化相同的工作應(yīng)變片1R在金屬箔式應(yīng)變片單臂單橋測(cè)力實(shí)驗(yàn)中不需耍的實(shí)驗(yàn)設(shè)備是（）.A.直流穩(wěn)壓電源E.低通濾波器C.差動(dòng)放大器D.電壓表12、關(guān)丁-電陰應(yīng)變片，卜列說(shuō)法中正確的是（、乩應(yīng)變片的軸向應(yīng)變小于徑向應(yīng)變金屬電阻應(yīng)變片以壓阻效陶為主半導(dǎo)體應(yīng)變片以應(yīng)變效陶為主金屬應(yīng)變片的靈敏度主耍取決受力后材料幾何欠寸的變化13、金屬絲的電阻隨著它所受的機(jī)械變形（拉伸或壓縮）的人小而發(fā)生相應(yīng)的變化的現(xiàn)象稱(chēng)為金屬的（XA.電阻形變效應(yīng)B.電阻應(yīng)變效應(yīng)C.汗電效應(yīng)D.斥阻效應(yīng)箔式應(yīng)變片的

12、箔材厚度多在（）之間。A.0.0010,01mmB.0.01-0.1mmC.0.Ol-O.114inD.0.0001-0.00114id（）是采用真空蒸發(fā)或真空沉積等方袪，將電阻材料在基底上制成一層各種形式敏感柵而形成應(yīng)變片這種應(yīng)變片靈敏系數(shù)高，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，是一種很肓前途的新型應(yīng)變片。A.箔式應(yīng)變片E.半導(dǎo)體應(yīng)變片匚沉積膜應(yīng)變片D.薄膜應(yīng)變片目前薄膜陶變片在實(shí)際使用中的主耍問(wèn)題是較難控制其電阻對(duì)C）的變化關(guān)系A(chǔ).電流和時(shí)汕E.電壓和時(shí)制匚溫度和時(shí)|訓(xùn)D.溫度和電流絕緣電阻，即敏感柵與基底間的電阻值，一般應(yīng)人-C九X.10Xe+10QB.10Xe+12QC.10Xe+9QD.10Xe+ll

13、Q應(yīng)變片的應(yīng)變扱限是指在溫度一定時(shí)，指示減變值和真實(shí)應(yīng)變的相對(duì)差值不超過(guò)一定數(shù)值時(shí)的最大真實(shí)應(yīng)變數(shù)值，一般差值規(guī)定為（），當(dāng)指示應(yīng)變值人真實(shí)應(yīng)變的該比例值時(shí)，真實(shí)應(yīng)變值稱(chēng)為應(yīng)變片的極限應(yīng)變。A.15%B.20%C.8%D.10%蠕變是指已粘貼好的應(yīng)變片，在溫度一定并承受一定的機(jī)械應(yīng)變時(shí)，指示應(yīng)變值隨（的變化。A.位移E.壓強(qiáng)f.時(shí)間D-外力作用由（）和應(yīng)變片.以及些附件（補(bǔ)償九件、保護(hù)罩等）組成的裝置稱(chēng)為應(yīng)變式傳感器。A.彈性元什B.調(diào)理聯(lián)路C.信號(hào)采集電路D.敏感元件A允許通過(guò)應(yīng)變片而絕緣材料因受熱而未損壞的最大電流B允許通過(guò)應(yīng)變片而敏感柵受熱未燒壞的繪人電流C允許通過(guò)應(yīng)變片而敏感柵受熱未燒

14、壞的繪人電流直流電橋平衡的條件是（人A相臨兩臂電阻的比值相等E相對(duì)兩臂電陰的比值相等相臨兩臂電阻的比值不相等D所有電陰都相等貢流電橋的平衡條件為（）A,相鄰橋臂陰值乘積相等B.相対橋臂陰值乘積相等C.相對(duì)橋臂阻值比值相等D.相鄰橋臂陰值之和相等二、填空題K單位應(yīng)變引起的稱(chēng)為電阻絲的靈敏度系數(shù)。漢產(chǎn)主電陰應(yīng)變片溫度謀差的主耍因索有的影響利的影響a3、直流電橋平衡條訃是o仏直流電橋的電壓靈敏度與電橋的供電電壓的關(guān)系是關(guān)系a5、電陰應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償中，若采用電橋補(bǔ)償法測(cè)屋應(yīng)變時(shí)，粘貼在被測(cè)試件表面上，補(bǔ)償應(yīng)變片粘貼在與被測(cè)試件完全相同的、且補(bǔ)償應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片工作原理是基效向它的靈敏系數(shù)比金屬應(yīng)變

15、片的靈敏系數(shù)電陰陶變片的配用測(cè)最電路采用差動(dòng)電橋時(shí)，不僅珂以消除同時(shí)還能起到的作用。8、電阻應(yīng)變式傳感器的核心元件是,其工作原理是基1a9、應(yīng)變式傳感器中的測(cè)量電路是式將應(yīng)變片的轉(zhuǎn)換成的變化，以便方便地顯小彼測(cè)非電量的人小a電阻應(yīng)變片的配用測(cè)量電路采用差動(dòng)電橋時(shí)，不僅訶以消除同時(shí)還能電阻應(yīng)變片由、基片、覆蓋層和引線等部分組成。電阻應(yīng)變片的工作原理就是依據(jù)應(yīng)變效應(yīng)建立與變形之間的量值關(guān)系而工作的金屬雜在外力作用卜發(fā)生機(jī)械形變時(shí)它的電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)彖稱(chēng)效應(yīng)；固體受到作用力后電阻率要發(fā)生變化，這種現(xiàn)彖稱(chēng)效應(yīng)aTOC o 1-5 h z電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法有：和亠箔式應(yīng)變片系利用照相制版或

16、的方法.將電阻箔樹(shù)在絕緣苴底卜一制成各種圖形而成的應(yīng)變片。薄膜應(yīng)變片的厚度在以2應(yīng)變片可以把應(yīng)變的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化，為顯示與記錄應(yīng)變的人小，還耍把電阻的變化再轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化，完成上述作用的電路稱(chēng)為電阻應(yīng)變式傳感器的_-般采用測(cè)量電橋。壓電材料有一類(lèi)：壓聯(lián)晶體、壓電陶瓷和.直線的電陰絲繞成敏感柵后長(zhǎng)度和同但隔變不同，岡弧部分使靈敏度K卜降了，這種現(xiàn)象稱(chēng)為效應(yīng)a質(zhì)變式槎感器是利用電駅應(yīng)變片將轉(zhuǎn)換為變化的傳感器，傳感器由在彈性元件I一粘貼元件構(gòu)成，彈性兀件用來(lái),兀件用來(lái).電阻應(yīng)變片的溫度咲差是由的改變給測(cè)屋帶來(lái)的附加溟差，其產(chǎn)生的原因有的形響和的影響耍把微小應(yīng)變引起的徴小電陰變化精確的測(cè)

17、屋出來(lái)，盂采用特別設(shè)計(jì)的測(cè)最電路通常采用或”減小或消除非線性泯差的方法有和采用差動(dòng)電橋其中差動(dòng)電橋可分為三、一和旳酋丫乂2-1一應(yīng)變片的電阻R=120DM二2.Q5,用作應(yīng)變?yōu)?00pm/tn的傳感刁如？和氐R/R；(2)若電源電壓U=3匕求此時(shí)電橋的輸出電壓UQO2-2如圖所示為一直流電橋，供電電源電動(dòng)勢(shì)E=3V,人3眾4=100。，R和R2為同型號(hào)的電阻應(yīng)變片，其電阻均為50Q，靈敏度系數(shù)K=2.0。兩只應(yīng)變片分別粘貼于等強(qiáng)度梁同一截面的正反兩面。設(shè)等強(qiáng)度梁在受力后產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)?000，試求此時(shí)電橋輸出端電壓U0圖2-22-3什么是金屬材料的應(yīng)變效應(yīng)？什么是半導(dǎo)體材料的壓限效應(yīng)?2亠4比較金屬絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？2-5比較各種電橋電路的靈敏度。答案：1、電阻值變化量、2電阻溫度系數(shù)；試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數(shù)3、相鄰兩臂電阻的比值相等、4正比、5工作應(yīng)變片；補(bǔ)償塊；不承受應(yīng)變6