思考题与习题 第2章

1、思考题与习题2-1何为金属的电阻应变效应?怎样利用这种效应制成应变片?2-2什么是应变片的灵敏系数?它与电阻丝的灵敏系数有何不同?为什么?2-3对于箔式应变片，为什么增加两端各自电阻条的横截面积便能减小横向灵敏度?2-4用应变片测量时，为什么必须采取温度补偿措施?有哪几种温度补偿方法?2-5一应变片的电阻R0=12OQ,K=2.05,用作应变为800卩m/m的传感元件。（1）求AR与R/R；（2）若电源电压Ui=3V,求其惠斯通测量电桥的非平衡输出电压U0。2-6一试件的轴向应变乞=0.0015，表示多大的微应变（陆）?该试件的轴向相对伸长率为百分之几?2-7假设惠斯通直流电桥的桥臂1是一个1

2、200的金属电阻应变片（K=2.00，检测用），桥臂1的相邻桥臂3是用于补偿的同型号批次的应变片，桥臂2和桥臂4是1200的固定电阻。流过应变片的最大电流为30mA。（1）画出该电桥电路，并计算最大直流供桥电压。（2）若检测应变片粘贴在钢梁（弹性模量E=2.1x1011N/m2）上，而电桥由5V电源供电，试问当外加负荷g70kg/cm2时，电桥的输出电压是多少？（3）假定校准电阻与桥臂1上未加负荷的应变片并联，试计算为了产生与钢梁加载相同输出电压所需的校准电阻值。2-8如果将120Q的应变片贴在柱形弹性试件上，该试件的截面积S=0.5x10-4m2，材料弹性模量E=2x10UN/m2。若由5x

3、104N的拉力引起应变片电阻变化为1.2Q,求该应变片的灵敏系数K。2-9某典型应变片的技术指标如下：（1）应变片电阻值119.50.40,0；（2）灵敏系数2.031.5；（3）疲劳寿命107次；（4）横向灵敏系数0.3；（5）零漂在最高工作温度的0.7倍时为10陆/h。试解释上述各指标的含义。2-10以阻值R=120Q,灵敏系数K=2.0的电阻应变片与阻值120Q的固定电阻组成电桥,供桥电压为3V,并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为2卩和2000卩时，分别求出单臂、双臂差动电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。2-11在材料为钢的实心圆柱试件上,沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为12

4、00的金属应变片R1和R2,把这两应变片接人差动电桥（参看图2-11）。若钢的泊松比卩=0.285,应变片的灵敏系数K=2,电桥的电源电压U=2V,当试件受轴向拉伸时，测得应变片&的电阻变化i1值R=0.480,试求电桥的输出电压U0；若柱体直径d=10mm,材料的弹性模量E=2x1011N/m2，求其所受拉力大小。5(b)图2-11差动电桥电路2-12若用一R=3500的应变片（K=2.1）粘贴在铝支柱（支柱的外径D=50mm,内径d=47.5mm,弹性模量E=7.3lOiiN/m2)上。为了获得较大的输出信号，应变片应如何粘贴？并计算当支柱承受1000kg负荷时应变片阻值的相应变化。2-l

5、3一台采用等强度梁的电子称，在梁的上下两面各贴有两片电阻应变片，做成称重传感器，如图2-12所示。已知l=10mm,bO=llmm,h=3mm,E=2.1X104N/mm2,K=2,接入直流四臂差动电桥，供桥电压6V,求其电压灵敏度(Ku=U0/F)。当称重0.5kg时，电桥的输出电压u0为多大？u图2-12悬臂粱式力传感器2-14现有基长为10mm与20mm的两种丝式应变片，欲测钢构件频率为10kHz的动态应力,若要求应变波幅测量的相对误差小于0.5,试问应选用哪一种？为什么？2-15有四个性能完全相同的应变片(K=2.0),将其贴在图2-14所示的压力传感器圆板形感压膜片上。已知膜片的半径

6、R=20mm,厚度h=0.3mm,材料的泊松比卩=0.285,弹性模量E=2.0 x1011N/m2。现将四个应变片组成全桥测量电路，供桥电压U=6V。求：i确定应变片在感压膜片上的位置,并画出位置示意图；画出相应的全桥测量电路图；当被测压力为0.1MPa时，求各应变片的应变值及测量桥路输出电压U0；该压力传感器是否具有温度补偿作用？为什么？桥路输出电压与被测压力之间是否存在线性关系？2-16金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同？2-17试分析电位器式传感器的负载特性,什么是负载误差？如何减小负载误差？2-18线绕电位器式传感器线圈电阻为10KQ，电刷最大行程4mm,若允许最大消耗功率为40mW，传感器所用激励电压为允许的最大激励电压。试求当输入位移量为1.2mm时，输出电压是多少?2-19一测量线位移的电位器式传感器，测量范围为010m