传感器习题第3章 应变式传感器

1、第3章应变式传感器(P60)36题36图为等强度悬臂梁测力系统，R为电阻应1变片，应变片灵敏系数K=2.05,未受应变时，R=1200。1当试件受力F时，应变片承受平均应变s=800pm/m,试求：应变片电阻变化量AR和电阻相对变化量AR/R。111将电阻应变片R置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V,求电桥输出电压及1电桥非线性误差。若要减小非线性误差，应采取何种措施？分析其电桥输出电压及非线性误差大小。已知：K=2.05，R=1200，=800卩m/m=8.00 x10-4，E=3V1求：AR/R，AR，U，丫1110L应变片的电阻相对变化量为解：AR/R二K=2.05x8.00 x10

2、-4二1.64x10-311(AR)R1丿设电桥的倍率n=1,则电桥的输出电压为电阻变化量为AR=R11=120 x1.64X10-3=0.1968（0）若要减小非线性误差，可以采用差动电桥电路(半桥差动电路或者全桥差动电路)。此时可以消除非线性误差，而且可以提高电桥电压的灵敏度，同时还具有温度补偿作用。(a)如果采用半桥差动电路，需要在等强度梁的上下两个位置安装两个工作应变片，一个受拉应变，一个受压应变，接入电桥的相邻桥臂，构成半桥差动电路。此时电桥的输出电压为=3xl.64X10-32=2.46x10-3（V）,是单臂工作时的两倍。(b)如果采用全桥差动电路，需要在等强度梁的上下四个位置安

3、装四个工作应变片，两个受拉应变，两个受压应变，将两个应变符号相同的接入相对桥臂上，构成全桥差动电路。此时电桥的输出电压为=3xl.64X10-3=4.92xlO-3（V）,是单臂工作时的四倍。37在题36条件下，如果试件材质为合金钢，线膨胀系数0=llx10-6/C，电阻应g变片敏感栅材质为康铜，其电阻温度系数“15x10-6/C，线膨胀系数0二14.9x10-6/C。当传感器的环境温度从10C变化到50r时，所引起的附加电阻相对s变化量(AR/R)为多少？折合成附加应变et为多少？解：已知：试件合金钢的线膨胀系数0g=11x10-6/C，电阻应变片的灵敏系数为K0=2.05,电阻温度系数Q=

4、15x10-6/C，线膨胀系数0二14.9x10-6/C，sAt二50-10二40(C)，则由温度变化引起的附加电阻相对变化为：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折合成附加应变为e=t0tK038一个量程为10kN的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径为20mm,内径为18mm,在其表面粘贴八个应变片，四个沿轴向粘贴，四个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为120Q，灵敏度为2.0,泊松比为0.3，材料弹性模量E=2.1x1011Pa。要求：绘出弹

5、性元件贴片位置及全桥电路；计算传感器在满量程时各应变片的电阻；当桥路的供电电压为10V时，计算电桥负载开路时的输出。解：已知：F=10kN，外径D二20mm，内径d二18mm，R=120Q,K=2.0,卩=0.3，E=2.1x1011Pa,Uj=10V。圆筒的横截面积为S=62-d2)=59.7x10-6mm34弹性元件贴片位置及全桥电路如图所示。爸d占口自口纟RRRR1234(c)应变片1、2、3、4感受轴向应变：1RRH_ETJ应变片5、6、7、8感受周向应变：5RRHZZHZZjRR-1EZHZEZH满量程时，AR=AR=AR=AR=KR=KFR=2.0仪12SEsU10kN(d)x120059.7x10-6mm3x2.1x1011Pa0.1910AR=AR=AR567=AR8=KR=-pAR=-0.3x0.1910=-0.05730y1电桥的输出为：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.