传感器与检测技术简明教程章节练习题及答案

第1章概述

一、单项选择题

1、下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（）。

A.应变式传感器B.化学型传感器

C.压电式传感器D.热电式传感器

2、通常意义上的传感器包含了敏感元件和（）两个组成部分。

A.放大电路B.数据采集电路C.转换元件D.滤波元件

3、自动控制技术、通信技术、连同计算机技术和（）,构成信息技术的完整信息链。

A.汽车制造技术B.建筑技术C.传感技术D.监测技术

4、传感器按其敏感的工作原理，可以分为物理型、化学型和（）三大类。

A.生物型B.电子型C.材料型D.薄膜型

5、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高，传感器也朝向智能化方面发展，其中,

典型的传感器智能化结构模式是（）o

A.传感器+通信技术B.传感器+微处理器

C.传感器+多媒体技术D.传感器+计算机

6、近年来，仿生传感器的研究越来越热，其主要就是模仿人的（）的传感器。

A.视觉器官B.听觉器官C.嗅觉器官D.感觉器官

7、若将计算机比喻成人的大脑，那么传感器则可以比喻为（）。

A.眼睛B.感觉器官C.手D.皮肤

8、传感器主要完成两个方面的功能：检测和（

A.测量B.感知C.信号调节D.转换

9、传感技术与信息学科紧密相连，是（）和自动转换技术的总称。

A.自动调节B.自动测量C.自动检测D.信息获取

10、以下传感器中属于按传感器的工作原理命名的是（）

A.应变式传感器B.速度传感器

C.化学型传感器D.能量控制型传感器

二、多项选择题

1、传感器在工作过程中，必须满足一些基本的物理定律，其中包含（）。

A.能量守恒定律B.电磁场感应定律C.欧姆定律D.胡克定律

2、传感技术是一个集物理、化学、材料、器件、电子、生物工程等学科于一体的交叉学科,

涉及（）等多方面的综合技术。

A.传感检测原理B.传感器件设计

C.传感器的开发和应用D.传感器的销售和售后服务

3、目前，传感器以及传感技术、自动检测技术都得到了广泛的应用，以下领域采用了传感

技术的有：（）»

A.工业领域B.海洋开发领域C.航天技术领域D.医疗诊断技术领域

4、传感器有多种基本构成类型，包含以下哪几个（）？

A.自源型B,带激励型C.外源型D.自组装型

5、下列属于传感器的分类方法的是：（）

A.按输入量分B.按工作原理分C.按输出量分D.按能量变换关系分

6、下列属于传感器的分类方法的是：（）

A.按输入量分B.按工作原理分C.按构成分D.按输出量分

7、下列属于传感器的分类方法的是：（）

A.按基本效应分B.按蕴含的技术特征分C.按构成分D.按输出量分

8、传感技术的作用主要体现在：（）

A.传感技术是产品检验和质量控制的重要手段

B.传感技术在系统安全经济运行监测中得到广泛应用

C.传感技术及装置是自动化系统不可缺少的组成部分

D.传感技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步

9、传感技术的研究内容主要包括：（）

A.信息获取B.信息转换C.信息处理D.信息传输

10、传感技术的发展趋势主要表现在以下哪几个方面：（）

A.提高与改善传感器的技术性能B.开展基础理论研究

C.传感器的集成化D.传感器的智能化

三、填空题

1、传感技术与信息学科紧密相关，是和的总称。

2、传感技术是以研究自动检测系统中的、和的理论和技术

为主要内容的一门技术性学科。

3、传感器要完成的两个方面的功能是和。

4、传感器按构成原理，可分为型和型两大类。

5、传感器一般由、和等三部分组成。

6、传感器能感受并按照转换成可用输出信号的器件或装置。

7,按输入量分类，传感器包括位移传感器、速度传感器、、等。

8、传感器的输出量有和两种。

9、根据传感技术涵盖的基本效应，传感器可分为、化学型和o

10、传感器是能感受规定的被测量并按照转换成可用输出信号的器件或装置传感

器，通常由直接响应于被测量的、产生可用信号输出的以及相应的组

成。

11、传感器是能并按照一定规律转换成可用的器件或装置。是实现的

基本器件。

12、传感器技术的共性，就是利用物理定律和物质的,将转换成。

13、由传感器的定义可知，传感器要完成两个方面的功能：和。因此传

感器通常由和组成。

14、是人们为了对被测对象所包含的信息进行定性了解和定量掌握所采取的一

系列技术措施。

15、根据传感器的构成，可以将传感器分为和。

四、简答题

1、什么是传感器？

2、传感器的共性是什么？

3、什么是传感器的敏感元件和转换元件？

4、什么叫传感器？它通常由哪几部分组成？它们的作用及相互关系如何？

5、请简述传感器技术的分类方法。

6、请谈谈你对传感技术的发展趋势的一些看法。

7、传感器技术在检测系统中有什么地位和作用？

8、试述传感器的定义、共性及组成。

9、差动技术为什么能够改善传感器的性能？

10、试述能量变换型和能量控制型传感器的区别。

第2章传感器基本特性

一、单项选择题

1、衡量传感器静态特性的指标不包括（）。

A.线性度B.灵敏度

C.频域响应D.重复性

2、下列指标属于衡量传感器动态特性的评价指标的是（）。

A.时域响应B.线性度

C.零点漂移D.灵敏度

3、一阶传感器输出达到稳态值的50%所需的时间是（）o

A.延迟时间B.上升时间

C.峰值时间D.响应时间

4、一阶传感器输出达到稳态值的90%所需的时间是（）。

A.延迟时间B.上升时间

C.峰值时间I）.响应时间

5、传感器的下列指标全部属于静态特性的是（）

A.线性度、灵敏度、阻尼系数

B.幅频特性、相频特性、稳态误差

C.迟滞、重复性、漂移

D.精度、时间常数、重复性

6、传感器的下列指标全部属于动态特性的是（）

A.迟滞、灵敏度、阻尼系数

B.幅频特性、相频特性

C.重复性、漂移

1）.精度、时间常数、重复性

7、不属于传感器静态特性指标的是（）

A.重复性B.固有频率C.灵敏度D.漂移

8、对于传感器的动态特性，下面哪种说法不正确（）

A.变面积式的电容传感器可看作零阶系统

B.一阶传感器的截止频率是时间常数的倒数

C.时间常数越大，一阶传感器的频率响应越好

D.提高二阶传感器的固有频率，可减小动态误差和扩大频率响应范围

9、属于传感器动态特性指标的是（）

A.重复性B.固有频率C.灵敏度D.漂移

10、无论二阶系统的阻尼比如何变化，当它受到的激振力频率等于系统固有频率时，该系统

的位移与激振力之间的相位差必为（）

A.0°B.90°C.180°D.在0°和90°之间反复变化的值

11、传感器的精度表征了给出值与（）相符合的程度。

A.估计值B.被测值C.相对值D.理论值

12、传感器的静态特性，是指当传感器输入、输出不随（）变化时，其输出-输入的特

性。

A.时间B.被测量C.环境D.地理位置

13、非线性度是测量装置的输出和输入是否保持（）关系的一种度量。

A.相等B.相似C.理想比例D.近似比例

14、回程误差表明的是在（）期间输出-输入特性曲线不重合的程度。

A.多次测量B.同次测量C.正反行程D.不同测量

15、已知某温度传感器为时间常数？•=3秒的一阶系统，当受到突变温度作用后，传感器输

出指示温差的三分之一所需的时间为（）秒

A.3B.1C.1.2D.1/3

二、多项选择题

1.阶跃输入时表征传感器动态特性的指标有哪些？（）

A.上升时间B.响应时间C.超调量D.重复性

2.动态响应可以采取多种方法来描述，以下属于用来描述动态响应的方法是：（）

A.精度测试法B.频率响应函数C.传递函数I）.脉冲响应函数

3.传感器静态特性包括许多因素，以下属于静态特性因素的有（）。

A.迟滞B.重复性C.线性度D.灵敏度

4.传感器静态特性指标表征的重要指标有：（）

A.灵敏度B.非线性度C.回程误差D.重复性

5.一般而言，传感器的线性度并不是很理想，这就要求使用一定的线性化方法，以下属于

线性化方法的有：（）

A.端点线性B.独立线性C.自然样条插值D.最小二乘线性

三、填空题

1,灵敏度是传感器在稳态下对的比值。

2、系统灵敏度越,就越容易受到外界干扰的影响，系统的稳定性就越

3、是指传感器在输入量不变的情况下，输出量随时间变化的现象。

4、要实现不失真测量，检测系统的幅频特性应为，相频特性应为。

5、传感器的灵敏度是指o

6、衡量传感器的静态特性的指标包含、、、

和。（要求至少列出两种）

7、一个高精度的传感器必须有良好的和,才能完成信号无失真

的转换。

8、传感器的动态特性是指传感器测量动态信号时，传感器输出反映被测量的

和变化的能力。研究传感器的动态特性有两种方法：

和“

9、阶跃响应特性是指在输入为时，传感器的输出随的变化特性。常用响应

曲线的、、等参数作为评定指标。

10、频率响应特性是指将不同而相等的正弦信号时间输入传感器，其输出

正弦信号的幅值、相位与频率之间的关系。频率响应特性常用的评定指标

是、、o

11、某位移传感器，当输入量变化5mm时，输出电压变化300mv,其灵敏度为。

12、某传感器为一阶系统，当受阶跃信号作用时，在t=0时，输出为10mV：t-8时，输出

为100mV；在t=5s时，输出为50mV,则该传感器的时间常数为：。

13、已知某一阶压力传感器的时间常数为0.5s,若阶跃输入压力从25MPa变到5MPa,则二

倍时间常数时的输出压力为。

14、某测力传感器属于二阶系统，其固有频率为1000Hz,阻尼比为临界值的50%,当用它测

量500Hz的正弦交变力H寸，其输出与输入幅值比和相位差分别为：及。

15、某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度分别为：Si=0.2mV/"C、

S2=2.OV/mV,S3=5.Omm/V,则系统总的灵敏度为。

四、简答题

1、什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？如何用公式表征这些性能指标？

2、什么是传感器的动态特性？其分析方法有哪几种？

3、什么是传感器的静特性？主要指标有哪些？有何实际意义？

4、什么是传感器的基本特性?传感器的基本特性主要包括哪两大类？解释其定义并分别列出

描述这两大特性的主要指标。（要求每种特性至少列出2种常用指标）

五、计算题

1、用某一阶环节的传感器测量100Hz的正弦信号，如要求幅值误差限制在±5%以内，时间

常数应取多少？如果用该传感器测量50Hz的正弦信号，其幅值误差和相位误差各为多少？

2、某温度传感器为时间常数T=3S的一阶系统，当传感器受突变温度作用后，试求传感器

指示出温差的三分之一和二分之一所需的时间。

3、在某二阶传感器的频率特性测试中发现，谐振发生在频率216Hz处，并得到最大幅值比

为1.4：1,试估算该传感器的阻尼比和固有角频率的大小。

4、设某力传感器可作为二阶振荡系统处理，已知传感器的固有频率为800Hz,阻尼比g

=0.14,问使用该传感器测试400Hz的正弦力时，其幅值比A（3）和相角差”（3）各为

多少？若该传感器的阻尼比可改为g=0.7,问A（3）和＜1）（3）又将如何变化？

5、当被测介质温度为外，测温传感器示值温度为2时，有下列方程式成立：

tA=t2+%（%）/（"）当被测介质温度从25℃突然变化到300℃时，测温传感器时间常数

%=12伽，试确定经过480s后的动态误差。

6、若一阶传感器的时间常数为0.01s,传感器响应的幅值百分误差在10%范围内，此时，（DT

最高值达0.5,试求此时输入信号的工作频率范围。

7、设一力传感器可以简化成典型的质量一弹簧一阻尼二阶系统，巳知该传感器的固有频率

为玲=1000Hz,若其阻尼比为J=0.7,试问用它测量频率为600Hz的正弦交变力时，其

输出与输入幅值比A（＜y）和相位差叭①）各为多少。

8、通过某检测装置测得的一组输入输出数据如下表所示。试用最小二乘法拟合直线,并求其

线性度和灵敏度。

X1234

y2.24.15.88.0

9、试求下列一组数据的各种线性度:

①端点线性度；

②最小二乘线性度。

X12345

y2.204.005.987.9010.10

10、试计算某压力传感器的迟滞误差和重复性误差（一组测试数据如下表示）。

输出电压（mV）

行程输入压力

(1)(2)(3)

（X105Pa）

2.0190.9191.1191.3

4.0382.8383.2383.5

6.0575.8576.1576.6

正行程

8.0769.4769.8770.4

10.0963.9964.6965.2

10.0964.4965.1965.7

8.0770.6771.0771.4

6.0577.3577.4578.4

反行程

4.0384.1384.2384.7

2.0191.6191.6192.0

第3章电阻式传感器

一、单项选择题

1、为减小或消除直流电桥测量结果非线性误差的方法可采用（）。

A.提高供电电压B.提高桥臂比

C.提高桥臂电阻值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（）。

A.不变B.2倍C.4倍D.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，多采用（

A.直流平衡电桥B.直流不平衡电桥

C.交流平衡电桥D.交流不平衡电桥

4、通常用应变式传感器测量（)«

A.温度B.密度

C.加速度D.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B.导电材料几何尺寸的变化

C.导电材料物理性质的变化D.导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B.试件与电阻丝的线膨胀系数相同

C.电阻丝承受应力方向不同D.电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（）o

A.差动电桥补偿法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，且试件轴线上受一维应力作用时，应变片

灵敏系数K的定义是（）。

A.应变片电阻变化率与试件主应力之比

B.应变片电阻与试件主应力方向的应变之比

C.应变片电阻变化率与试件主应力方向的应变之比

D.应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（）o

A.铜B.柏C.康铜D.银铭合金

10、利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（）。

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.两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片

11、在金属箔式应变片单臂单桥测力实验中不需要的实验设备是（）。

A.直流稳压电源B.低通滤波器

C.差动放大器D.电压表

12、关于电阻应变片，下列说法中正确的是（）

A.应变片的轴向应变小于径向应变

B.金属电阻应变片以压阻效应为主

C.半导体应变片以应变效应为主

D.金属应变片的灵敏度主要取决于受力后材料几何尺寸的变化

13、金属丝的电阻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

金属的（）«

A.电阻形变效应B.电阻应变效应C.压电效应D.压阻效应

14、箔式应变片的箔材厚度多在（）之间。

A.0.001〜0.01mmB.0.01〜0.1mm

C.0.01—0.1umD.0.0001-0.001um

15、（）是采用真空蒸发或真空沉积等方法，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。这种应变片灵敏系数高，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.半导体应变片C.沉积膜应变片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其电阻对（）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

17、绝缘电阻，即敏感栅与基底间的电阻值，一般应大于（）。

A.10e'K，OB.10e+12QC.10e*QD.10e'"O

18、应变片的应变极限是指在温度一定时，指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，一般差值规定为（），当指示应变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。

A.15%B.20%C.8%1）.10%

19、蠕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.压强C.时间D.外力作用

20、由（）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

器。

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允许通过应变片而敏感栅受热未烧坏的最大电流

C允许通过应变片而敏感栅受热未烧坏的最大电流

22、直流电桥平衡的条件是（）。

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相临两臂电阻的比值不相等

D所有电阻都相等

23、直流电桥的平衡条件为（）

A.相邻桥臂阻值乘积相等B.相对桥臂阻值乘积相等

C.相对桥臂阻值比值相等D.相邻桥臂阻值之和相等

二、多项选择题

1、基本工作原理是基于压阻效应的是（）。

A.金属应变片B.半导体应变片

C.压敏电阻D.磁敏电阻

2、全桥的各桥臂上各并联一只应变片，其灵敏度（）。

A.增加1倍B.减小1倍

C.不确定D.不变

3、当电阻应变片式传感器拉伸时，该传感器电阻（）。

A.变大B.变小C.不变D.不定

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.箔式应变片C.薄膜应变片D.半导体应变片

5、电阻应变式传感器已广泛应用于（）领域。

A.航空领域B.电力领域C.机械领域D.建筑领域

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.绝缘电阻C.灵敏系数D.允许电流

7、应变式压力传感器主要采用哪些弹性元件？（）

A.膜片式B.薄板式C.筒式D.组合式

8、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器，这些参数包括（）。

A.位移B.加速度C.力D.力矩

三、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有的影响和

_的影响。

3、直流电桥平衡条件是0

4、直流电桥的电压灵敏度与电桥的供电电压的关系是关系。

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，粘贴在被测

试件表面上，补偿应变片粘贴在与被测试件完全相同的_____________上,且补偿应变片

6、半导体应变片工作原理是基于效应,它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数

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，其工作原理是基于。

9、应变式传感器中的测量电路是式将应变片的转换成的

变化，以便方便地显示被测非电量的大小。

10、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。

11、应变式传感器是由和电阻应变片及一些附件组成的。

12、电阻应变片由、基片、覆盖层和引线等部分组成。

13、电阻应变片的工作原理就是依据应变效应建立与变形之间的量值关系而

工作的。

14、金属丝在外力作用下发生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、电阻应变片的温度补偿方法有：和。

16、箔式应变片系利用照相制版或的方法，将电阻箔树在绝缘其底下制成各种

图形而成的应变片。

17、薄膜应变片的厚度在以下。

18、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—

，一般采用测量电桥。

19、直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度K下降了，这种现

象称为效应。

20、应变式传感器是利用电阻应变片将转换为变化的传感器，传感器由在弹性

元件上粘贴元件构成，弹性元件用来,元件用

来。

21、电阻应变片的温度误差是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。

22、要把微小应变引起的微小电阻变化精确的测量出来，需采用特别设计的测量电路，通常

采用或。

23、减小或消除非线性误差的方法有和采用差动电桥。其中差动电桥可分为

和两种方式。

四、简答题

1、什么叫应变效应？利用应变效应解释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（温度误差）的原因及其补偿方法。

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、直流电桥平衡条件是什么？交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、在传感器测量电路中，直流电桥与交流电桥有什么不同，如何考虑应用场合？用电阻应

变片组成的半桥、全桥电路与单桥相比有哪些改善？

12、金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同？

13、说明电阻应变片的组成和种类。电阻应变片有哪些主要特性参数？

14、简述电阻应变片的测试原理。

15、请简述电阻应变式传感器的优点。

16、简要说明电阻应变式传感器的工作原理。

17、请简要一下解释压阻效应。

18、请简要说明一下压电式加速度传感器具有的优点。

五、计算题

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：

(1)四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？

(2)画出相应的电桥电路图。

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£=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=l,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,沿纵向粘贴于直径为0.05m的圆形钢柱表面，钢材的E=2X

10"N/m2,P=0.3。求钢柱受10t拉力作用时，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、如果将100Q应变片贴在弹性试件上,若试件截面积S=0.5X10'm2,弹性模量E=2X

10HN/m2,若由5X10'N的拉力引起应变计电阻变化为1Q,试求该应变片的灵敏度系数？

5、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20nlm,

内径18mm,在其表面粘贴8个应变片，4个沿轴向粘贴，4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,材料弹性模量为2.lX10"Pa,要求：

(1)绘出弹性元件贴片位置及全桥电路；

(2)计算传感器在满量程时，各应变片电阻变化：

(3)当桥路的供电电压为10V时，计算传感器的输出电压。

6、图中，设负载电阻为无穷大(开路)，图中E=4V,

RI=R2=R3=RI=100QO

(1)RI为金属应变片，其余为外接电阻，当R的增量为4

Ri=1.0Q时，试求电桥的输出电压U。。

(2)R,,凡都是应变片，且批号相同，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U。。

(3)Ri,R2都是应变片，且批号相同，感应应变的大小为△"△Rkl.OQ,但极性相反，

其余为外接电阻，试求电桥的输出电压0,。

7、图中，设电阻应变片R的灵敏度系数K=2.05,未受到应变时，R尸120Q。当试件受力F

时，应变片承受平均应变e=800um/m。试求：

(1)应变片的电阻变化量AR和电阻相对变化量△RMR。

(2)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,求电桥输出的电压及其

非线性误差。

(3)如果要减小非新性误差，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RI、R2、R3、R4贴在等截面轴上。

己知RI、R2、R3、R4标称阻值均为120Q,桥路电压为2V,物重m引起Rl、R2变化增量为

1.2Q。

①画出应变片组成的电桥电路。

②计算出测得的输出电压和电桥输出灵敏度。

③说明R3、R4起到什么作用？

9、如图所示为等强度梁测力系统，与为电阻应变片，应变片灵敏系数％=2.05,未受应变

时，居=120Q。当试件受力F时，应变片承受平均应变£=80(^"”/机，求：

(1)应变片电阻变化量△用和电阻相对变化量AN/禺。

(2)将电阻应变片与置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流，3V,求电桥输出电压及

电桥非线性误差。

(3)若要减小非线性误差，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、一应变片的电阻R=120Q,k=2.05,用作应变片为800um/m的传感元件。

①.求AR/R和AR；

②.若电源电压U=3V,惠斯登电桥初始平衡，求输出电压U。。

11、一个直流应变电桥如图5-38。己知：Rl=R2=R3=R4=R=120C,E=4V,电阻应变片灵敏度

S=2o求：（1）当R1为工作应变片，其余为外接电阻，R1受力后变化Rl/R=l/100时，输

出电压为多少？

（2）当R2也改为工作应变片，若R2的电阻变化为1/100时，问R1和R2是否能感受同样

极性的应变，为什么？

SS3I■5-5K

12、两个阻值都为100Q的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=2X10"N/m2,F=50KN,问两应变片

怎样粘贴在试件上并如何接入电桥才能有最大输出？（电桥

两臂为固定电阻R=100Q）,请在试件和桥路上标出。当应

变片的灵敏系数为15时，AR=?，若要求输出电压为50mV,

供电电源电压U为多少？试件等截面积为5X10%）

13、一个直流应变电桥如图（a）所示，已知Rl=R2=R3=R4=R=100C,E=4V,电阻应变片灵

敏度S=2«

求：1）当R1为工作应变片，其余为外接电阻，R1受力后变化ARl/R=l/100时，输出电压

为多少？

2）当R2也改为工作应变片，若R2的电阻变化为1/100时，问R1和R2能否感受同样

极性的应变，为什么？

3）若要测量图（b）所示悬臂梁的受力F,四个臂全部为应变片，请在梁上标出R1、

(a)(b)

图1

14、如图用悬臂梁测力P,4片电阻应变片标称阻值均为120Q应变片灵敏度系数K=2。

(1)全桥测量如何贴片和组桥？(用图说明)

(2)如悬臂梁应变e=10000*/,电桥电压eo=3O,则全桥的输出电压e尸？

15、如图为一直流应变电桥。图中E=4K,R[=/?2=穴3=氏4=1200,试求:

(1).2为金属应变片，其余为外接电阻。当&[的增量为A/?1=1.20时，电桥输出电压U()；

(2).2,/?2都是应变片，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。()：

(3).题⑵中，如果尺2与叫感受应变的极性相反，且|弱|=刖2|=12。，电桥的输出出。

16、图为一直流应变电桥,E=4V,Rl=R2=R3=R4=350Q,

R2

求：①R1为应变片其余为外接电阻，R1增量为△Rl=3.5Q时输出U0=?。

②RI、R2是应变片，感受应变极性大小相同其余为电阻，电压输出U0=?。

③RI、R2感受应变极性相反，输出U0=?。

④RI、R2、R3、R4都是应变片，对臂同性，邻臂异性，电压输出U0=?。

17、已知一等强度梁测力系统，Rx为电阻应变片，应变片灵敏系数K=2,未受应变时，Rx=

100Q当试件受力F时，应变片承受平均应变e=1000mn/m,求：

(1)应变片电阻变化量纯x和电阻相对变化量州x/Rx。

(2)将电阻应变片Rx置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V,

求电桥输出电压及电桥非线性误差。

(3)若要使电桥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、试分析半桥差动交流电桥的平衡条件，并给出电桥的输出电压表达式。

19、假设电阻应变片的灵敏系数K=2,7?0=12OQo问：在试件承受600〃m/m时，电

阻变化值A/?=?

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

&、&、&、4。试求，(c)、(d)、(e)三种桥臂接法桥路输出电压对(b)种桥臂接法输

出电压比值。图中U为电源电压，R是固定电阻，且飞=&=&=《=R，Uo为桥路

输出电压。

21、电阻应变片阻值为1200,灵敏系数K=2,沿纵向粘贴于直径为0.05机的圆形钢柱

表面，钢材的弹性模量E=2xlO”N/m2,〃=0.3,(1)求钢柱受9.8xlO4N拉力作用

时应变片电阻的变化量和相对变化量"；(2)又若应变片沿钢柱圆周方向粘贴，问受

R

同样拉力作用时应变片电阻的相对变化量为多少？

22、如果将100Q电阻应变片贴在弹性试件上，若试件受力横截面积5=0.5x1弹

性模量E=2x10”N/〃/,若有尸=5x1(/N的拉力引起应变电阻变化为1Q。试求该应

变片的灵敏度系数？

23、一台用等强度梁作为弹性元件的电子秤，在梁的上、下面各贴两片相同的电阻应变片

(K=2)如图(a)所示。已知l=100mm、b=llmm、t=3mm,E=2x104/mm21>现将四个

应变片接入图(b)直流桥路中，电桥电源电压U=6v；当力F=0.5kg时，求电桥输出电压=?

24、用直流电桥测量电阻，若标准电阻R0=10.0004Q时电桥已平衡(则被测电阻RS10.0004

Q),但由于检流计指针偏转在±0.3mm以内时，人眼就很难观测出来，因此R“的值也可能

不是10.0004Q,而是Rn=10.0004Q土AR“。若已知电桥的相对灵敏度Sr=lmm/O.01%,求对

应检流计指针偏转±0.3mm时，为多少？

25、如下图所示电路为应变式传感器常用的电桥测量电路。图中R3=R,=R是固定电阻，R与

R?是电阻应变片，初始阻值均为R,工作时R受拉，R?受压，AR表示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AR=O,电桥处于平衡状态；当应变片受力发生应

变时，电桥失去平衡，此时，就用桥路输出电压U。表示应变片受力后电阻值的变化量。试

证明：Uo=-(E/2)(AR/R)o

六、综合分析设计题

1、在如图所示的悬臂梁测力系统中，可能用到4个相同特性的电阻应变片"，尺,&,凡，

各应变片灵敏系数K=2,初值为100Q当试件受力F时，若应变片要承受应变，则其平均

应变为e=1000pm/mo测量电路的电源电压为直流3V。

(1)若只用1个电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。

(2)若要求用2个电阻应变片测量，且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，请画图标出2个应变片在悬臂梁上所贴的位置，绘出转换电桥，标明这

2个应变片在桥臂中的位置？

（3）要使测量电桥电压灵敏度提高为单臂工作时的4倍,

请画图标出各个应变片在悬臂梁上所贴的位置，绘出转换电

桥，标明各应变片在各桥臂中的位置，并给出此时电桥输出电压

及电桥非线性误差大小？

2、如图1是一个悬臂梁，现今用电阻应变片测量作用力F。若考虑电阻应变片的温度线路

补偿，请画图表示应变片粘贴的位置和测量线路的接法，指出补偿方法及原理，为保证补偿

效果应注意的问题。

3、四片相同的金属丝应变片（K=2）,贴在实心圆柱形测力弹性元件上，如图所示。已知力

F=1000^,圆柱断面半径厂=lc7«,杨氏模量E=2xl（）7N/cm2,泊松比〃=0.3。

请完成以下内容：（1）画出应变片在圆柱上粘贴位置及相应测量桥路原理图：（2）求各应变

片的应变£电阻相对变化量AR/R；（3）若供电桥电压U=6V,求桥路输出电压Uo；（4）

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片（灵敏度系数为K）,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£=式中，,为待测

2（D—d）E

压力，〃为泊松比，E为杨氏模量，d为筒内径，D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：（1）该压力传感器有温度补偿作用；（2）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原理图并写出桥路输出电压表达式。

5、

如上图所示为一弹性元件为圆柱型的应变式测力传感器结构示意图。已知弹性元件横截

面积为S,弹性模量为E,应变片初始电阻值（在外力F=0时）均相等，电阻丝灵敏度系数

为Ko,泊松比为口。

（1）设计适当的测量电路（要求采用全桥电路），画出相应电路图，并推导桥路输出电

压U。和外力F之间的函数关系式。（提示：AR«R,推导过程中可做适当近似处理）

（2）分析说明该传感器测力的工作原理（配合所设计的测量电路）。

6、

一

二

二

二R1,R3(t

-

二

R2.R4I

F

如上图所示为一悬臂梁式测力传感器结构示意图，在其中部的上、下两面各贴两片电阻

应变片。已知弹性元件各参数分别为：I=25cm；t=3mm；x=—/；W=6cm；

2

E=70xl05Pa；电阻应变片灵敏度系数K=2.1,且初始电阻阻值（在外力厂为。时）

均为4=120。。

（1）设计适当的测量电路，画出相应电路图；

（2）分析说明该传感器测力的工作原理（配合所设计的测量电路）；

（3）当悬臂梁一端受一向下的外力/=0.5N作用时，试求此时四个应变片的电阻值

（4）若桥路供电电压为直流10v时，计算传感器的输出电压及其