应变式传感器习题及解答

第4

应式感一单选题1、为减小或消除非线性误差的方法可采用（A.提供电电压提高桥臂电阻值

B.提高桥臂比提电压灵敏度2、全桥差动电路的电压灵敏度是单臂工作时的（A.不

B.2倍

4倍

6倍3、电阻应变片配用的测量电路中，为了克服分布电容的影响，多采。A．直流平衡电桥C．流平衡电桥4、通常用应变式传感器测)。A.温C．速度

B．流不平衡电桥D．交流平衡电桥．密度．电阻5、影响金属导电材料应变灵敏系数K的主要因素是（A．导电材料电阻率的变化C．电材料物理性质的变化

．电材料几何尺寸的变化．电材料化学性质的变化6、产生应变片温度误差的主要原因有（A．电阻丝有温度系数C．阻丝承受应力方向不同

B．件与电阻丝的线膨胀系数相同．阻丝与试件材料不同7、电阻应变片的线路温度补偿方法有（A．差动电桥补偿法C．偿线圈补偿法

B．偿块粘补偿应变片电桥补偿法D．恒流温度补偿电路法8、当应变片的主轴线方向与试件轴线方向一致，且试件轴线上受一维应力作用时，应变片灵敏系数的义是（A．应变片电阻变化率与试件主应力之比B．变片电阻与试件主应力方向的应变之比C．变片电阻变化率与试件主应力方向的应变之比．变片电阻变化率与试件作力之比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．铂C．铜D镍铬合金10、用相邻双臂桥检测的变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变B．个桥臂都应当用两个工作应变片串联C．个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片

．个桥臂应当分别用应变量化相同的工作应变片11、金属箔式应变片单臂桥测力实验中不需要的实验设备是（A．直流稳压电源C．动放大器

B．通滤波．压表12、于电阻应变片，下列法中正确的是（）A．应变片的轴向应变小于径向应变B．属电阻应变片以压阻效应为主C．导体应变片以应变效应为主．属应变片的灵敏度主要取于受力后材料几何尺寸的变化13、属丝的电阻随着它所的机械变(拉或压)的小而发生相应的变化的现象称为金属的（A.电阻形变效应

B.阻应变效应

C.压电效应

压阻效应14、式应变片的箔材厚度在（）间。A.0.001～0.1mm）是采用真空蒸发或空沉积等方法，将电阻材料在基底上制成一层各种形式敏感栅而形成应变片这应片灵敏系数高易实现工业化生产是一种很有前途的新型应变片。A.箔式应变片

B.半体应变片

C.沉膜应变片

薄膜应片16、目前，薄应变片在实际使用中的主要问题是较难控制其电阻对（）的变化关系。A.电流和时间

B.电和时间

C.温度和时间

温度和流、绝缘电阻，即敏感栅与基底间的电阻值，一般应大于×e+10×e+12Ω×e+9×e+11Ω18应变片的应变极限是指在度一定时示应变值和真实应变的相对差值不超过一定数值时的最大真实应变数值，一般差值规定，指示应值大于真实应变的该比例值时，真实应变值称为应变片的极限应变。％％％％、变是指已粘贴好的应变片，在温度一定并承受一定的机械应变时，指示应变值随(的变化。A.位移

B.压

C.时

外力作用20、由)和变片．以及一些附件偿元件、保护罩等组的装置称为应变式传感器。A.弹性元件

B.调电路

C.信采集电路

敏感元21、变片的允许工作电流数是指（）

A允通过应片而绝缘材料因受热而未损坏的最大电流B允许通过应变片而敏感栅受热未烧坏的最大电流C允通过应变片而敏栅受热未烧坏的最大电流22、流电桥平衡的条件是A相两臂电的比值相等B相对两臂电阻的比值相等C相两臂电阻的比值相等D所电阻都相等23、流电桥的平衡条件为）A．相邻桥臂阻值乘积相等C．对桥臂阻值比值相等

B．对桥臂阻值乘积相等．邻桥臂阻值之和相等二多选题1、基本工作原理是基于压阻效应的是（A.金应变片压敏电阻

B.半导体应变片磁电阻2、全桥的各桥臂上各并联一只应变片，其灵敏度（A.增１倍不确定

B.减小１倍不3、当电阻应变片式传感器拉伸时，该传感器电阻（A.变

B.变

不

不4、电阻应变片有多种类型，以下属于电阻应变片的种类的是）A.丝式应变片

B.式应变片

C.薄膜应变片

半导体变片5、电阻应变式传感器已广泛应用于（）领域。A.航空领域

B.电领域

C.机械领域

建筑域6、为了正确选用电阻应变片，应该对影响其工作特性的主要参数进行了解，以下是应变片的主要参数的有）A.应变片电阻值

B.绝电阻

C.灵系数

允许电7、应变式压力传感器主要采用哪些弹性元件（）A.膜片式

B.板式

C.筒式

组式8、以下材料具有压电效应的有）A.所有晶体

B.钛钡

C.锆钛酸铅

石英9、电阻应变式传感器具有悠久的历史．是应用最广泛的传感器之一。将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上可构成测量各种参数的电阻应变式传感这参数包（

A.位移

B.加度

C.力

力矩三填题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有的影响。3、直流电桥平衡条件是。4、直流电桥的电压灵敏度与电桥的供电电压的关系是

的影响和关系。5、电阻应变片的温度补偿中，若采用电桥补偿法测量应变时，试件表面上，补偿应变片粘贴在与被测试件完全相同的。

粘贴在被测上偿变片6、半导体应变片工作原理是基于。

效应灵敏系数比金属应变的灵敏系数7、电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除

同时还能起到

的作用。8、电阻应变式传感器的核心元件是，工作原理是基于

。9、应变式传感器中的测量电路是式将应变片的变化，以便方便地显示被测非电量的大小。

转换成

的10、阻应变片的配用测量路采用差动电桥时，不仅可以消除，同时能起到

的作用。11、变式传感器是由

和电阻应变片及一些附件组成的。12、阻应变片由、基片、覆盖层和引线等部分组成。13、阻应变片的工作原理是依据应变效应建立工作的。

与变形之间的量值关系而14、属丝在外力作用下发机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称效应；固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称

效应。15、阻应变片的温度补偿法有：

和

。16、箔式应变系利用照相制版或____的法，将电阻箔树在绝缘其底下制成各种图形而成的应变片。、薄膜应变片的厚度__以下。18应片可以把应变的变化转换为电阻的变化显与记录应变的大小还把电阻的变化再转换为电压或电流的变化，完成上述作用的电路称为电阻应变式传感器的______，般采用测量电桥。19、电材料有三类：压电体、压电陶瓷______。

20直线的电阻丝绕成敏感栅长度相同但应变不同弧部分使灵敏度K下降了这现象称为效应。21、变式传感器是利用电应变片将

转换为

变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴件用来。

元件构成，弹性元件用来，

元22、阻应变片的温度误差由

的改变给测量带来的附加误差，其产生的原因有

的影响和

的影响。23要微小应变引起的微小电阻变化精确的测量出来采用特别设计的测量电路常采用

或。24、减小或消非线性误差的方法有为

和采用差动电桥。其中差动电桥可分和

两种方式。四简题1、什么叫应变效应利应变效应解金属电阻应变片的工作原理。2、试简要说明电阻应变式传感器的温度误差产生的原因，并说明有哪几种补偿方法。3、什么是直流电桥若按桥臂工作方式不同，可分为哪几种各自的输出电压如何计算4、为什么应变式传感器大多采用交流不平衡电桥为测量电路该电桥为什么又都采用半桥和全桥两种方式5、应用应变片进行测量为什么要进行温度补偿常采用的温度补偿方法有哪几种6、应变式传感器的基本工作原理是什么7、简述电阻应变计产生热输出温误)的因及其补偿方法。8、试述应变电桥产生非线性的原因及消减非线性误差的措施。9、一个悬臂梁受力作用弯曲，现在用电阻应变片测量作用力F。当考虑采用电阻应变片温度线路补偿法时，请画图表示应变片粘贴位置和测量线路的接法。10流电桥平衡条件是什么流电桥平衡条件是什么试说明动态电阻应变仪除需电阻平衡外，还需调电容平衡的原因11在感器测量电路中直电桥与交流电桥有什么不同如何考虑应用场合用电阻应变

211234111o1211234111o12o片组成的半桥、全桥电路与单桥相比有哪些改善12、属应变片与半导体应片在工作原理上有何不同13、明电阻应变片的组成种类。电阻应变片有哪些主要特性参数14、述电阻应变片的测试理。15、简述电阻应变式传感的优点。16、要说明电阻应变式传器的工作原理。、请简要一下解释压阻效应。18、简要说明一下压电式速度传感器具有的优点。19、简要说明一下什么是荷放大器。五计题1、拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路，试问：（）个应变应怎样粘贴在悬臂梁上（）出相应电桥电路图。2、在半导体应变片电桥电路中，其一桥臂为半导体应变片，其余均为固定电阻，该桥路受到ε=4300应变作用。若该电桥测量应变时的非线性误差为1%n=R/R=1则该应变片的灵敏系数为多少3、电阻应变片的灵敏度K=2沿纵粘贴于直径为0.05m的圆形钢柱表面，钢材的×102，μ。钢柱受10t拉作用时，应变片电阻的相对变化量。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量为多少4将100Ω变片贴在弹性试件上件面积×-4模量E=2×1011N/m，若由54N的拉力引起应变计电阻变化为1Ω试求该应变片的灵敏度系数5、一个量程为10kN的变式测力传感器其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径，内径18mm在其表面粘贴个变片，个轴向粘贴，个周向粘贴，应变片的电阻值均为Ω，灵敏度为，泊松比为，材料弹性模量为1011，要求：（）出弹性件贴片位置及全桥电路；（）算传感在满量程时，各应变片电阻变化；（当桥路的电电压为10V时算传感器的输出电压。

B

I

、图中，设负载电阻为无穷大（开路），中E=4V，R=R=R=R=100Ω

A

+

（）为属应变片，其余为外接电阻，当的增量为△R=Ω，试求电桥的输出电压。

-（），都应变片，且批号同，感应应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，试求电桥的输出电压。

E

1212o1111212o111111（），都应变片，且批号同，感应应变的大小R=eq\o\ac(△,R)eq\o\ac(△,)Ω但极性相反，其余为外接电阻，试求电桥的输出电压。7、图中，设电阻应变片R的敏度系数K=，受到应变时R=120Ω当试件受力时应变片承受平均应变μ。求：（）变片的阻变化量eq\o\ac(△,R)eq\o\ac(△,)和阻相对变化量eq\o\ac(△,R)eq\o\ac(△,)/R。（）电阻应片置单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V求电桥输出的电压及其非线性误差。（）果要减非新性误差，应采取何种措施8、有一吊车的拉力传感器如右图所示。其中电阻应变片R、R2、贴等截面轴上。已知R1R2、、标阻值均为120Ω桥路电压为2V，物重引R1、变增量为Ω。①画出应变片组成的电桥电路。②计出测得的输出电压和电桥输出灵敏度。③说明R3、起什么作用9、如图所示为等强度测力系统R1

为电阻应变片应片灵敏系数

未应变时，

R1

＝Ω当试件受力F时应变片承受平均应变

/m

，求：（）变片电变化量和阻相对变化量1

/R11

。

R10R10（）电应片置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流求桥输出电压及电桥非线性误差。（）要减小线性误差，应采取何种措施并分析其电桥输出电压及非线性误差大小。题2图10、应变片的电阻R=120Ωk=，用作应变片为μm/m的感元件。①求R/R和Δ；②若源电压U=3V惠斯登电桥初始平衡，求输出电压。11、个直流应变电桥如图。已知R1=R2=R3=R4=R=120E=4V，阻应变片灵敏度S=2。：）当R1为作应变片，其余为外接电阻R1受力后变化R1/R=1/100时，输出电压为多少（）R2也为工作应变片，若R2的阻变化为1/100时，问R1和R2是能感受同样极性的应变，为什么12、个阻值都为100Ω应变片粘贴在图示钢制拉伸试件上，其中钢的弹性模量为E=2×112,F=50KN,问应变片怎样粘贴在试件上并如何接入电桥才能有最大输电桥两臂为固定电阻Ω在试件和桥路上标出。当应变片的灵敏系数为15时Δ，若求输出电压为50mV,供电电源电压U多少试件等截面积为102。13、一个直流变电桥如图）所示，已知R1=R2=R3=R4=R=100Ω,，阻应变片灵度。求1）R1为作应变片，其余为外接电阻受后变化时输出电压为

0y4210y4211多少2）当也为工作应变片，若R2的阻变化为时问R1和R2能否感受同样极性的应变，为什么3若测量（所悬臂梁的受力F,四个臂全部为应变片请在梁上标出R2、R3、应变片粘贴位置。

U0E()()图114、图用悬臂梁测力，4片阻应变片标称阻均为120应片敏度系数K=2。（）桥测量何贴片和组桥（用图说明）（）悬臂梁变-6电桥电压则全桥的输出电压e=15、图为一直流应变电桥图中V120，求：R为属应变片余为外接电阻R的量为时桥输出电压；

R,R都应变片，且批号相同，感受应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，电桥的输出U；题中果R与R感应变的极性相反桥的输出。16、为一直流应变电桥，=，R1=R2=R3=R4=350Ω

11114求：①R1为应变片其余为外接电阻R1增eq\o\ac(△,为)时输出。、是变片，感受应变极性大小相同余为电阻，电压输出。、感应变极性相,输U0=。、R3、都是应变片对同性，邻臂异性，电输出U0=。17、知一等强度梁测力系为阻变片，应变片灵敏系数K=2，未受应变时Rx=100。试件受力时应变片承受平均应变ε=1000μm/m，求：（）变片电变化量和电阻相对变化量Rx/Rx。（）电阻应片置单臂测量电桥，电桥电源电压为直流，求电桥输出电压及电桥非线性误差。（）要使电电压灵敏度分别为单臂工作时的两倍和四倍，应采取哪些措施分析在不同措施下的电桥输出电压及电桥非线性误差大小。18、分析半桥差动交流电的平衡条件，并给出电桥的输出电压表达式。19、假设电阻变片的灵敏系数

K

，

0

。问：在试件承受

600

/

时，电阻变化值20、如图所示在悬臂梁距端部

为L位置上下面各贴两片完全

相同的电阻应变片、123

4

。试求、三桥臂接法桥路输出电对(b)种桥臂接法输出电压比值。图中U为源电压，是定阻且出电压。

RRU为桥路输134021、电阻应变阻值为灵敏系数K，沿向贴于直径为

0.05m

的圆形钢柱表面，钢材的弹性模量

EN/m，0.3）求钢柱受9

拉力作用时应变片电阻的变化量和对变化量

又应变片沿钢柱圆周方向粘贴，问受同样拉力作用时应变片电阻的相对变化量为多少

nxnnnrn3421200nxnnnrn342120022、果将Ω电阻应变片贴在弹性试件上，若试件受力横截面

0.5m

，弹性模量

E

11N/m若

的拉力引起应变电阻变化为Ω试求该应变片的灵敏度系数23台用等强度梁作为弹性元件的电子秤的面各贴两片相同的电阻变(K=2)如图所。已知＝100mm、b＝、3mm，

E2N/2

。现将四个应变片接入图b)直流桥路中，电桥电源电压U=6v；力F＝0.5kg时，求电桥输出电压

24、直流电桥测量电阻，标准电阻RΩ电桥已平衡（则被测电阻Ω由检流计指针偏转在0.3mm以时人眼就很难观测出来，因此R的也可能不是Ω，而是R=Ω±R。已知电桥的相对灵敏度，对检流计指针偏转0.3mm时，Δ为少25、如下图所电路为应变式传感器常用的电桥测量电路。图中R=R=R是固定电阻，R

1与R是电阻应变片，初始阻值均为R，作时R受，受压，R表应变片发生应变后电阻值的变化量。当应变片不受力无应变时R=0，电桥处于衡状态；当应变片受力发生应变时，电桥失去平衡，此时桥路输出电压U表示应变片受力后电阻值的变化量。试证明：ΔR/R)。六综分设题1、在如图所示的悬臂梁测力系统中，可能用到个相同特性的电阻应变片,R,，123各应变片灵敏系数，值为100。当试件受力F时若应变片要受应变，则其平均应变为。量电路的电源电为直流。

（）只用1个阻应变片构成单臂测量电桥，求电桥输出电压及电桥非线性误差。（）要求用个阻应变片测量，既要保持与单臂测量电桥相同的电压灵敏度，又要实现温度补偿请图标出2个变片在悬臂梁上贴的位置出转换电桥标明这2个变片在桥臂中的位置（）要使测量电桥电压请画图标出各个应变片在悬桥，标明各应变片在各桥臂中及电桥非线性误差大小

F

灵敏度提高为单臂工作时的4倍，臂梁上所贴的位置，绘出转换电的位置给出此时电桥输出电2、如图1是个臂梁，现今用电阻应变片测量作用力。若考虑电阻应变片的温度线路补偿请图表示应变片粘贴的置和测量线路的接法出补偿方法及原理为证补偿效果应注意的问题。图13、四片相同的金属丝应变片在实心圆柱形测力弹性元件上，如图所示。已知力

，圆柱断面半径

rcm

，杨氏模量

EN/cm

2

，泊松比

0.3

。请完成以下内容出应变片在圆柱上粘贴位置及相应测量桥路原理图各应变片的应变

电阻相对变化量

/R

若供电桥压

求桥路输出电压

U

此种测量方式能否补偿环境温度对测量的影响，说明原因。4、采用四个性能完全相同的电阻应变(灵度系数为，将其贴在薄壁圆筒式压力传感元件外表圆周方向，弹性元件周围方向应变

(22(D)E

p

，式中，

为待测

压力，

为泊松比，

E

为杨氏模量d筒内径为筒外径。现采用直流电桥电路，供电桥压U要求满足如下条件：力传感器有温度补偿作用；路电压灵敏度最高。试画出应变片粘贴位置和相应桥原理图并写出桥路输出电压表达式。5、FR

1R

2

R

4R

3如上图所示为一弹性元件为圆柱的应变式测力传感器结构示意图元截面积为，模量为，初始电阻值（在外力F=0）均相等，电阻丝灵敏度系数为，比为μ。0（1）设计适当的测量电要采用全桥电路路图推导桥路输出电压和F之间的函数关系，导程可当近似处理）0（2）分析说明该传感器测力的作原理（配合所设计的测量电路6、lx

R13R24

tF如上图所示为一悬臂梁式测力传器结构示意图中的上两贴两片电阻应变片。已知弹性元件各参数分为：

25cm；t3mm；

12

lW6cm

；

E70Pa

；电阻应变片灵敏度系数

，且初始电阻阻值（在外力

F

为时均为

。（）计当测量电路，画出相应电路图；（）析说明传感器测力的工作原理（配合所设计的测量电路（）悬梁一端一向下的外力

作用时，试求此时四个应变片的电阻值（提示：

x

l)WEt2

F

（）桥路供电压为直流10v时计传感器的输出电压及其非线性误差。第4章

应式感一单选题1、、C3、4、、A6、7、B、9、B、11、12、13、14、1516、17、18、19、20、21C、23、二多选题1ABC5ABCD67BCD9三填题1、电阻值变化量2、阻温度系数；试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数3、相邻两臂电阻的比值相等、比

5工作应变片；补偿块；不承受应变6、压阻；大、非线性误差；提高灵敏度、电阻应变片；阻－应变效应9、电阻变化量；电量10、非线性误差；温度补偿11、弹性元12电阻丝13力

14应变压

15线补偿法变自补偿法

光刻腐蚀

1718、信号调节电路

19、有机压电料、向21、变；电阻；电阻应变感元件；感知应变；电阻应变敏感元件；将应变转换为电阻变化

、环境温度；电阻温度系数；试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数23、流电桥；交流电桥24提高桥臂比；半桥差动；全桥差动四简题1、答材料的电阻变化由尺寸变化引起的，称为应变效应。

oRoR应变式传感器的基本工作原理被测物理量作用在弹性元件上弹性元件在力力或压力等的作用下发生形变变成应的应变或位移然传递给与之相连的应变片将引起应变敏感元件的电阻值发生变化过转换电路变成电量输出出电量大小反映了被测物理量的大小。2、答温度误差产生原因包括两方面：温度变化引起应变片敏感栅电阻变化而产生附加应变材料与敏感栅材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变。温度补偿方法，基本上分为桥路补偿和应变片自补偿两大类。3、答：桥臂的供电电源是直流电的称为直流电桥。按桥臂工作方式不同，可分为单臂直流电桥、半桥差动直流电桥、全桥差动直流电桥。单臂直流电桥输出电压为：

B

I

U1)1半桥差动直流电桥输出电压为：

o

12R1

A

£«£

E1全桥差动直流电桥输出电压为：1

E、：由于应变电桥的输出电压很小，一般要加放大器，但直流放大器易产生零漂，所以变电桥多采用交流电桥。又由于交流电桥的供电电源是交流了消除应变片引线寄生电容的影响时为了满足交流电桥的平衡条件，常采用不平衡电桥测量电路。交流不平衡电桥采用半桥和全桥的方式是为了消除非线性误差和提高系统灵敏度。5、答：由于电阻温度系数的影响以及试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响，会给电阻应变片的测量带来误差，因此需要进行温度补偿。常采用的温度补偿法有电桥补偿法和应变片自补偿法。6、答：应变式传感器的基本工作原理：当被测物理量作用在弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生形变成应的应变或位移传递给与之相连的应变片，将引起应变敏感元件的电阻值发生变化过换电路变成电量输出出电量大小反映了被测物理量的大小。7、答：电阻应变计产生热输出（温度误差）的原因主要有两个方面：一是由于电阻温度系数的影响；二是试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响。常采用的温度补偿法有电桥补偿法和应变片自补偿法。8、答应变电桥产生非线性误差的原因是电阻相对变化量的影响。减小或消除非线性误差的方法是：

1U1U1）提高桥臂比2）采用差动电桥9答:

aR1

Uo

RR

3

R4

10、答

b~a

－工应变片R补应片1b流电桥平衡条件是相邻两臂电阻的比值相等。交流电桥的平衡条件（实部、虚部分别相等RRRR

1211、：直流电桥适合供电源是交流电的场合，交流电桥适合供电电源是交流的场合。半桥电路比单桥电路灵敏度提高一倍桥路比单桥电路灵敏度提高4倍二者均无非线性误差。12答前者利用金属形变引电阻的变化后者是利用半导体电阻率变化引起电阻的变化（压阻效应）。13、：①金属电阻应变片四部分组成：敏感栅、基底、盖层、粘结剂、引线。分为金属丝式和箔式。②其主要特性参数：灵敏系数、横向效应、机械滞后、零漂及蠕变、温度效应、应变极限、疲劳寿命、绝缘电阻、最大工作电流、动态响应特性。14答应变是物体在外部压或者拉力作用下发生形变的现象阻应变片的工作原理就是基于金属的应变效应。金属丝的电阻随着它所受的机械变伸或压缩大小而发生相应的变化的现象称为金属的电阻应变效应金属丝的电阻与材料的电阻率及其几何尺寸(长和截面)有，而金属丝在承受机械变形的过程中，这三者都要发生变化，因而引起金属丝的电阻变化。15、：①结构简单，使用便，性能稳定、可靠；②易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距测量和遥测；③灵敏度高，测量速度快．适合静态、动态测量；④可以测量多种物理量。16答电阻应变式传感器由性敏感元件与电阻应变片构成性敏感元件在感受被测量时特产生变形，其表面产生应变。粘贴弹性敏感元件表面的电阻应变片将随着弹性敏感元件产生应变，因此电阻应变片的电阻值也产生相应的变化。这，通过测量电阻应变片

1121111211的电阻值变化，就可以确定被测量的大小了。阻效应的解依关半导体多能谷导带价带模型的公当作用于硅晶体时晶体的晶格发生形变它载流子产生一个能谷到另一个能谷的散射,载流的迁移率发生变化扰动了纵向和横向的平均有效质量,使的电阻发生变化.这变化随硅单晶的取向不同而不同。即硅的压阻效应与晶体取向有关。18、：最为突出的是这种感器能直接输出一个高电平抗的信〔出电压可达几伏可用普通的同轴电缆输出信号，一般不需要再附加放大器，只有在测量低电平振动时才要再放大，并可很容直接输至示波器、带式记录器计和其它普通的指示仪表。另个显着的优点是，由于采用石英晶片作压电元件，因此在很宽的温度范围内灵敏度十分稳定，而且经长期使用，性能也几乎不变。19答电荷放大器是压电式感器另一种专用的前置放大器能将高内阻的电荷源转换为低内阻的电压源而输出电正比于输入电荷此电荷放大器同样也起着阻抗变换的作用，其输入阻抗高达10×e+10～10×e+12，出阻抗小于Ω。五计题1、解）应在悬臂上下两侧各粘贴两个应变片，且粘贴位置相对称。（）R1-R1R3+R3

D

R2-△CR4+R4

+UO-2、解：单臂电桥非线性误差：

L

11n=11所以：

1211%,1991

，2应变式灵敏度系数

K

99

4.7

3、解）沿纵向粘时：B

+R1AR3

D

R2CR4

UO-E由

E

10tE211N/2

0.49

，KR

0.98

（）周向粘时：R

4、解：K=

R/R已知R=1

1RF503A-4

9

N/

2由

得，

19E11

，所以K

/5、解（）(2)圆截面积

总1212总1212应变片1、、、感受纵向应变；

1

2

3

4

x应变片5、、、感受纵向应变；

y满量程时：（）受拉：[oi

RR133i(3)(R)(R+RRR13412

4Uo

Uik(

1总

所以

Ui

UU1010iKi4AE259.7-62.111

10.37mV6Eo

)R113]]0.01V)R2112（）

=Eo

R11)+(R)+R1223

4

]（）受应变，受压应变时：=Eo

RR11]]R2112234当受应R受拉应变时：U=Eo

R9911]](R)+(R)+R2112347、解）

K

/所以：

1

1

800

o1+n+1ooo1+n+1oo（）

UEo

(1

41312)1

4)3

nR1

1令，

VUEo

n1U(1+n)R1

n1(1+11所以非线性误差为：

L

1UU'Roo10.08%U1（）小非线误差的方法：①提桥臂比：非线性误差减小，由

K

n(1

知，电桥的电压灵敏度将降低，要使灵敏度不降低，必须相应地提高供电电压，电压的提高受到应变片允许功耗的限制。②采差动电桥。8、解：①应片组成半桥电路：)R2E])(R2122②Ku

UEo2③、可进行温度补偿。9、解）KKR(2)

2+1oooo122+1oooo12oL

E1110.196810.00082120+0.196811(3)采差动电桥：E半桥差动：U10.00123=0.00246V1全桥差动：UE140.00123=0.00492VR1/10、：1）K

，，

L

L所以：

R

K

2.05800

16.4

R1200.1968RE（）R

E411、）臂：U0.01VR（）R1、同拉应变，

o

)R1+)+(R+)RR123

4

]所以不能感受同极性应变。设受应R受压应变。E12解要想有最大输出应接成差动形式上下各粘贴一个应变片感受拉压不同应变。BR1+△R1A

R2-△R2C

+U

R

R

£DE

F，AAE5

K

R/R

，

35

7.5

o114231o12o114231o12所以

31005

0.75半桥差动：EUR

，所以

E

2407513、）：

Uo

E4R（）不能。同性时Uo=0（）四个臂全应变片，应接成全桥差动电路。两个受拉应变，两个受压应变。B+

R

-

+A

C

U

o-3

D

4

-Eb14、：1）全桥上下各粘贴两个应变片，且位置对称。R，贴上边R，贴下边。R/R（），以：0.02RUy

133E10.6V(R+--+)R11223115、R为应变片时属于单臂EU0.01VR（），感受极性和大小相同。

1212X1212X（）①若R受应变R受应变：Uo

1113]](R)(RR2402112②若R受应变R受应变：Eo

R113]4](R)2116、：①②③④17、）

R

KX

10000.2(X

R（）电阻应片置单臂测量电桥，取其他桥电阻也为Rx。Rx有Rx的化时，电桥输出电压U

：UO

R11000.2)))2R200X非线性误差：

rL

/RX1/2

100%（）使电桥压灵敏度为单臂工作时的2倍则应该在等强度梁的正反面对应贴上两个相同的应变片，一个受拉应变，一个受压应变，接入电桥相邻桥臂，形成半桥差动电桥，且取其他桥臂电阻也为。此时，

U

003)R

，

rL要使电桥电压灵敏度为单臂工作时的倍该等度梁的正反面对应贴上四个相同的应变片2个受拉应变2个压应变，形成全桥差电桥。此时，

U

R

0006V)，rL18、：

UUU1212Z1jwRUUU1212Z1jwRURZ

Z

R

R

Z

Z

R

R

～a)

～b)交流电桥交流电桥如上图所示。工作应变片和补偿应变片分别加在桥臂和Z上由于电源为交流应变片引线分布电容使得臂呈现复阻抗特性当两只应变片各并联了一个电容（，个臂的复阻抗为：RZ1jwR1RZ3Z

（）交流电桥的开路输出电压为：Z23()()24要满足电桥平衡条件U则有：Z023将（）代可得：RRR4231jwRC2整理可得：RRCRC412223121令其实部、虚部分别相等，就可得到交流电桥的平衡条件：RRR（衡条件）13RC4或CR（电条件）13219、：

Rk

0.14420、：

RxRxR124134UU

00

UU

(RU1(RR4R1124(RU114(R(2R1123U

0d

U

(RU114()2112234U

0e

U

(()1(R)(R)R11223

U

RUUUUUU

000d000

U2UUUU4U21、）

FKSEF2Ex

29.843.14)2

0.05%120x（）

R

0.05%0.015%22、：由题意得应变片电相对变化量

1100

。根据材料力学理论可知：应变

F〔S

为试件所受应力〕应变

F5ES

11

0.005应变片灵敏度系数

K

0.00523、：由图所四片相同电阻应变片贴于等强度梁上、下面各两片；当重力F作梁端部后上表面R1和R3产生正应变电阻变化而下表面和则产生负应变电阻变化，其应变绝对值相等，即12电阻相对变化量为

6FlbtR

现将四个应变电阻按(所接入桥路组成等臂全桥电路，其输出桥路电压为U0

6Fl60.5K21124

0.0178VmV24、：∵相对灵敏度

sr

Rn

n

0.3n100%10.0004

0.01%∴解得

0.0003n

为所求。25、明：∵

RR，RR，且R1234∴

R14RR

E

42

E近似处理，忽略分母中2，U

2EE422R六综分设题1、解：（）用阻应变片

1

作测量电桥的测量臂，其他桥臂电阻初值为100。

R``

K0.2100

K0.2%

21000设当

1

有1的化时，电桥输出电压为

O1

：

U

O

R11000.21))0.0015()2R2000.2非线性误差：rL

/21/2

0.1%（）该悬梁的正（反）面沿梁的长度方向轴向贴测量应变片，沿与梁的长方向轴垂直的方向贴温度补偿应变片，使得测量应变片和温度补偿应变片处于同一温度场中，如图所示。

1

R

2R

1

o3

4应变片粘贴

U~测量电桥（）使电桥压灵敏度为单臂工作时的4倍则应该在悬臂梁的正反面对应贴上四个相同的应变片2个受拉应变2个压应变，形成全桥差电桥，见图。此时，

R

V

，rLR1R2R4R3

1＋122应变片粘贴2、解：应变片粘贴的位置如图，量路如图3。

33测量电桥

4

4

1010图2

图3补偿方法为电桥补偿法；电桥补偿法的原理：工作应变片安在被测试件上，另选一个其特性与R相同的补偿片

，安装在材料与试件相同的某补偿件上，温度与试件相同R与接电桥相邻臂上，2造成

与

相同，根椐电桥理论，其输出电压与度变化无关。当工作应变片感受应变时，电桥将产生相应输出电压。电桥电压与桥臂参数关系如下：0ab

RRR1423()()124

为保证补偿效果应注意：）在应变片作过程中，应保证

3

4

；）

R

1

和

R

2

两个应变片应具有相同的电阻温度系数、线膨胀系数、应变灵敏系数和初始电阻值）粘贴补偿片和粘贴工作片的被测试件材料必须一样，两者线膨胀系数相同4）应变片处于同一温度场。3、解：（）题意采四个相同应变片测力弹性元件，贴的位置如图所。、沿向在力作用下产生正应变

1

0,

3

；、R4沿周方向贴则产生负应变

2

0,

4

。四个应变电阻接入桥路位置如(b)所。从而组成全桥测量电路可以提高输出电压灵敏度。

（）

FSE

1.56

，

FSE

1.561KRR1

1

3.12

，24RR24

0.472

；（）

1U(124)(14RRR241(3.13)mV2

)U（）以补偿度此种测量方式可以补偿环境温度变化的影响因。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t