电阻应变片例题与练习题

1、电阻应变片传感器例题与习题例题:例2-1采用四片相同的金属丝质变片（K =2）,将其贴在实心圆柱形恻力弹性元件上. 如图21（a）所示，鹰变片1.3的工为1.56X LeT*，应变片2、4的e为-0.47x 10， 求（1）画出应变片在圆柱上贴粘位置及相应测量桥路原理图，（幻各应变片的电阻相对变优 星心氏/氏7 （3）若供电桥压口、6V,求桥路输出电压5 = ?（亦此种测量方式能否朴偿 环境温度对测量的影响？说明原因匕(*)(b)图2-1精品资料解:（1）按题意采用四个相同应变片测力弹性元件,贴的位置如图2所示。沿轴向在力F作用下产生正应变% >0,门O；R”&沿圆周方向贴则产生

2、负应变0.四个应变电阻接入桥路位置如图2（b）所示.从而用成全桥泅量电路可以提高输出电 压灵敏度口R，二皿喘 =普=靛 = 2xL56xU)t = 3J2x 10一-2xO + 47xlQ-*= -0.94X 10-J1股 处加双4 R7 TT 不=*（3.12比1丁、0.94xio-4）x6 = 1.22 mVN）此种测量方式可以补偿环境温度变化的影响因口因为四个相同电阻应变在同样环境条 件下，感受温度变化产生电阻相对变化量相同，在全桥电路中不影响输出电压值，即R“ _ %£ _ i/?! i _ Rii _ APr又一丁瓦一二F:三克J二三'u±ot r AR

3、t _&屋a - /?j?i /?3 j?t例2-2合用等强度梁作为弹性元件的电子秤,在梁的匕、下面各贴两片相同的电阻应 变片(K = 2)如图 2/ 2(a)所示口 已知=100 mm.6 = 11 mm.i = 3 mmP E = 2* Y/mm”0 现将四个应变片接入图fh)直流桥路中，电桥电源电压U = 6 V,当力F = 0.5 ”时,求电桥 输出电压U*?(b)1512-2解:由图Q)所示四片相同电阻应变片贴于等强度梁上，下面各两片二当重力F作用梁端 部后，梁匕表面旦和&产生正应变电阻变化而下表面及2和&则产生负硬变电阻变化，其应变绝对值相等，即 6 月门=

4、f =U=E=产五电阻相对变化量为舞嗤+去H-物喈小现将四个应变电阻按图(b)所示接入桥路组成等臂全桥电路，其输出桥路电压为U = KfU=Ke6FIbTE=2 x 6 X= 0.017 8 V=17-8mV6X0.5X9.8X100jl xj3 X2xioi-例2-3 采用阻值为120 灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为120 的固定电阻组成电桥，供桥电压为 4V,并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为1和1 000时，试求单臂、双臂和全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。 K ；UK ；U4 2 10” 工斛：单臂时U 0 =,所以应变为1时U 0 = 2父10

5、/V,应变为444， K U 4 2 10 一， K U1000时应为U 0 = 2父10 /V;双臂时U 0 =,所以应变为 1442,K U 4 2 10_6_6-、，-,时 U 0 = = 4父10常 /V , 应 变 为 1000 时应为22U0 =9U =空生竺一=4父10型/V ;全桥时U0 = KaU ,所以应变为1时 22Uo =8m10£/v,应变为1000时应为Uo =8m10,/v。从上面的计算可知：单臂时灵敏度最低，双臂时为其两倍，全桥时最高，为单臂的四倍。例2-4 采用阻值R=120 灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片与阻值 R=120 的固定电阻组成电桥

6、，供桥电压为 10V。当应变片应变为 1000时，若要使输出电压大于 10mV,则可采用何种工作方式（设输出阻抗为无穷大）？解：由于不知是何种工作方式，可设为 n,故可得：、KsU 2xl0xl0-3 4 =二 1 onn得n要小于2,故应采用全桥工作方式。例2-5,电阻应变片的灵敏度沿纵向粘贴于直径为。.0面的圆形钢柱表面，钢材的E=2X 口=0.3求纲柱受10t拉力作用时,应变片电阻的相时变化鼠。又若应变片沿 钢柱圆周方向粘贴.受同样拉力作用时，应变片电阻的相对变化最为多少？解：（1）沿纵向粘贴时：由 cr=E 名= £ = - =772 = 0.49 ,E 2 10N/m2RR

7、TRK =-R-:=K -2 0.49-0.98 10 R（2）沿圆周向粘贴时：-0.3 0.49 10- = -0.147 10R例2-6采用四个性能完全相同的电阻应变片（灵敏度系数为K）,将其贴在薄壁陶筒式压力传感元件外表圆周方向，弹性元件周围方向应变£=（二一“）4 p,式中，p为待测 2（D-dyE压力，M为泊松比，X为杨氏模辰，d为筒内径，D为筒外径.现采用直流电桥电路,供电桥区II.要求满足如下条件；（D该压力传感器有温度补偿作用；（公桥路输出电压灵敏度最 ,高.试画出应变片粘贴位置和相应桥路用理图并写出桥路输出电压表达式.解：按题意要求圆周方向贴四片相同应变片，如果组成

8、等臂全桥电路，当四片全感受应变时，桥路输出信号为零。 故在此种情况下，要求有补偿环境温度变化的功能，同时桥路输出电压还要足够大，应采取两片R1、R3贴在有应变的圆筒壁上做敏感元件，而另两片R2、R4贴在不感受应变的圆筒外壁上作为温补元件，如图（ a）所示。然后再将四个应变电阻接入图（b）桥臂位置上。此时被测压力变化时，R1、R3随筒壁感受正应变量 %>0、%>0。并且备=% ; R2、R4所处位置筒壁不产生应变，故 与 =q=0。桥路输出电压 Uo只与敏感元件 R、R3有关，故把 Ri、R3放在对桥臂上，可获得较高的电压灵敏度。则输出信号电压U0为1 R1R3（ ；1 飞） K （

9、2 -,）K （2 -）U0 =（ 13） U = K -U（ pU =（ pU4 R1R342 2（D -d）E 4 （D -d）E另一方面R2、R4放于桥臂上与 Ri、R3组成的全桥测量电路，当环境温度变化时产生的电阻变化量均相同，故对环境温度变化有补偿作用，使1 AR1tAR2tAR3tAR4 t4 1 RiR2R3 R4例2-7百一吊车的拉力传感器如右图所示。其中电阻应变片RL R2、R3、时贴在等截面轴上. 已知RL R2、R3、R4标称阻值均为120Q,桥路电压为2V,物重b引起RI、R2变化增最为1. 20， 画出应变片组成的电桥电路. 计算出测得的输出电压和电桥输出灵敏度.说明

10、S3、R4起到什么作用？解： 应变片组成半桥电路：12120= 0.01VUo=E (Ri H)R:E (RiRi) R4 R3 (R2R2)2A.小变B. 2倍丸电阻他变片配用的测盘电路中，A.直流平衡电桥C.交流平衡电桥1、通常用应变式传感器测晶（）oa.温，度c.加速度5、影响金属导电材料应变灵敏系数KA.导电材料电阻率的变化C.导电材料物理性质的变化6、产生成变片温度误差的主要原因有 A.电阻丝有温度系数C.电阻丝承受闷.力方向不同 K = =12R3、R4可以进行温度补偿。练习题:一.单项选择题1、为减小或消除TE线性误差的方法可采用（A.提高供电电压B.提高桥臂比C.提高桥臂电阴值

11、D.提高电压灵敏度2、全桥差动电路的电压灵敏度是单臂工作时的（ ）oC. 4倍 D. 6倍为了克服分布电容的影响，多采用（3B.直流不平衡电桥D.交流不平衡电桥B.密度D.电阻的主要因素是 <1B.导电材料几何尺寸的变化D.导电材料化学性质的变化（ kB.试件与电阻丝的线膨胀系数相同D.电阻弹与试件材料不同7、电阻应变片的线路温度补偿方法有（A,差动电桥补偿泣B,补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法C.补偿线圈补偿法D,恒流源温度补偿电路法8,当应变片的主轴线方向与试件轴线方向一致，旦试件轴线上受一维应力作用时，更 灵敏系数K的定义是（卜A.应变片电阻变化率与试件主应力之比B .同变片电阻与试

12、件主应力方向的闷变之比C.应变片电阻变化率与试件主应力方向的应变之比D.而变片电阻变化率与试件作用力之比9,制作应变片敏感栅的材料中，用的最多的金属材料是（A.铜 B.泊 C.康铜 D,银路合金10、利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、北线性误差小（A.两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B.两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C.两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D.两个桥臂闹当分别用成变后变化相同的二作词变片11、在金属箱式应变片单臂单桥测力实验中不需要的实验设法是（ 黑A.直流稳压电源B.低通滤波器C.差动放火器D,电压表12,关吨限底变片，卜列说法中正确的是（）乩

13、应变片的轴向应变小尸落向应变 B.金属电阻质变片以压阳效应为主 C.半导体应变片以应变效应为主D,金属鹿变片的灵敏度主要取决广受力后材料几何尺寸的变化13、金属税的电限随着它所受的机械变形（拉伸或压缩）的大小而发生相应的变化的现象称为 金期的<>A.电阻形变效应 B.电阻随变效应 C压电效应 D,压用效应1K箔式应变片的箔材厚度多在（> 之间.A, 0. 001 0. Olmm B.0.Q1'（LiminC. 0.01 0.1 UmD, 0. 00010. 001 u 口15,（）是采用真空蒸发或真空沉枳等方法.将电阻材料在基底上制成层各种形式敏感柳而出成应变片。这种

14、应变片鼠敏系数高，易实现工业化生产，是-种很有前途的 新型应变片.A,箝式隔变片B.半甘体应变片C.沉枳膜盘变片D.薄膜应变片16、目前，薄膜应变片在实际使用中的主要问题是较难控制火电阻对()的变化关系.A.电流和时间B.电压和时间C.温度和时间D.温度和电流1L绝修电阻，即敏感栅与基底间的电阻值，一般府大().A. 10Xe+10Q B. 10Xe+12 C, IDXe+gQ d. lOXe+11018 .应变片的应变极限是指在温度一定时，指示鹿变他和真实附变的相对差值不超过定数 值时的最大真实应变数值，一般差值规定为fh当指示应变值大于真实应变的谈比例他时，立冥闹变值称为应变片的极限应变,

15、丸 15% B.20% C.8% D. 10%19 .崎变是指已粘贴时的应变片.在温度一定并承受一定的机械应变时.指示M变值随 ()的变化.文位移 民压强 C.时何D.外力作用20,)和应变片.以及一些附件(补偿元件、保护罩等)组成的装置称为应变式传感 据，A.弹性元件B.调理电路 C.信号采集电路D.敏感元件21,应变片的允许工作电流参数是指()A允许通过应变片而绝缘材料因受热而未损坏的最大电流B允许通过随变片而敏感栅受热未烧坏的最大电流C允许通过随变片而敏感栅受热末烧坏的最大电流22、直流电桥平衡的条件是( 八A相临两臂电阻的比值相等B相对两臂电阻的比值相等C相临两臂电用的比值不相等D所由

16、电阻都相等23.直流电桥的平衡条件为()X相邻桥臂阻侑乘积相等反相对桥臂阻值乘枳相等C.相对桥臂阻伯比值相等D,相邻桥臂阻值之和相等一.填空题1、单位应变引起的 称为电阻丝的灵敏度系数.2.产生电阻应变片温度误差的主要因素由 的影响和的影响.3、直流电桥平衡条件是3目流电桥的电压具敏度与电桥的供电电压的关系足 美系.5、电阻应变片的温度补偿中，若采用电桥补偿法测显应变时，粘贴在破测 试件表面上，补偿阉变片粘贴在与被测试件完全相同的 3且补偿应变片6.半导体应变片工作原理是基J 效应，它的卫敏系数比金属应变片的显敏系数7、电阻应变片的配用测局电路采用差动电桥忖，不仅可以消除 同时还能起到 的作用

17、。8、电阻应变式传感器的核心元件是,其工作原理是基"9、应变式传感器中的测局电路是或将应变片的 转换成 的变比，以便方便地显示被测TI电尉的大小.10.电阻应变片的配用测最电路栗用差动电桥时，不仅可以消除,同时还能 起到 的作用.11,应变式传感器是用 和电阻附变片及一些附件组成的.12.电阻应变片由、基片、极盖层和引线等部分组成.13、电阻应变片的T作原理就是依据他变效成建立 与变形之间的后佰关系而1 .作的.14、金属丝在外力作用卜发生机械形变时它的电阻依将发生变化，这种现象称效应：固体受到作用力后电网率要发生变化，这种现象称 效应.15、电阳视变片的温度补偿方法行： 和.16、

18、箔式应变片系利用照相制版或 的方挂,将电阴箱树在绝缘箕底卜制成各种 图形而成的应变片a17、薄胶应变片的厚度在 以FaLS,应变片可以把应变的变化转换为电阻的变化，为显示与记录应变的大小，还要把电阻的 变化再转换为电片或电流的变化，完成上述作用的电路称为电阳应变式传感器的一 > 一般来用测最电桥。19,用电材料书-一:美：压电晶体，一由陶僧和口20,口桂的电阻丝绕成敏盛栅后长度相同但应变不同.回瓠部分使双敏度K卜降广，这种现 象称为效应.21、应变式代感器是利用此阳应变片将 转换为 变化的住感器，传感器由在弹性元件上一粘贴元件构成，弹性元件用来，无时用22、电阻应变片的温度误差是由 的改

19、变给恻喷带来的附加误差，K产生的I泉内有 的影响和 的影响.23,要把微小礴变引起的段小电阳变化精确的泅辅M来,需来用特别设计的测附电路,通常 采用 或，24、减小或消除非线性避基的方法仃 和采用差动电桥.其中差动电拼可分为JW 两种方式“三、简答与计算题2-1 应变片的电阻尺=120 0,6士2.05,用作应变为800产皿加1的传感元件。求工(1)和a/R;(2)若电源电压U = 3 V,求此时电桥的输出电压U”2-2如图所示为一直流电桥，供电电源电动势E=3V, R3 = R4=100 Q, Ri和R2为同型号的电阻应变片，其电阻均为50 ，灵敏度系数K=2.0。两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。设等强度梁在受力后产生的应变为5 000 ,