电阻应变片例题与练习试题.docx
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电阻应变片例题与练习试题
电阻应变片传感器例题与习题
例题:
例2-3采用阻值为120Ω灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为120Ω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1000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。
解:
单臂时
,所以应变为1时
/V,应变为1000时应为
/V;双臂时
,所以应变为1时
/V,应变为1000时应为
/V;全桥时
,所以应变为1时
/V,应变为1000时应为
/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=120Ω灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片与阻值R=120Ω的固定电阻组成电桥,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:
得n要小于2,故应采用全桥工作方式。
例2-5
解:
(1)沿纵向粘贴时:
由
,
(2)沿圆周向粘贴时:
例2-6
解:
按题意要求圆周方向贴四片相同应变片,如果组成等臂全桥电路,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
贴在有应变的圆筒壁上做敏感元件,而另两片
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,
随筒壁感受正应变量
。
并且
;
所处位置筒壁不产生应变,故
。
桥路输出电压Uo
只与敏感元件
有关,故把
放在对桥臂上,可获得较高的电压灵敏度。
则输出信号电压
为
另一方面
放于桥臂上与
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
例2-7
解:
①应变片组成半桥电路:
②
③R3、R4可以进行温度补偿。
练习题:
三、简答与计算题
2-2如图所示为一直流电桥,供电电源电动势E=3V,R3=R4=100Ω,R1和R2为同型号的电阻应变片,其电阻均为50Ω,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5000,试求此时电桥输出端电压U0。
图2-2
2-5比较各种电桥电路的灵敏度。
答案:
一、
1、B2、C3、D4、C5、A6、A7、B8、C9、B10、C11、B12、D
13、B14、A15、D16、C17、A18、D19、C20、A21、C22、A23、B
二、
1、电阻值变化量2、电阻温度系数;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4、正比5、工作应变片;补偿块;不承受应变
6、压阻;大7、非线性误差;提高灵敏度8、电阻应变片;电阻-应变效应
9、电阻变化量;电量10、非线性误差;温度补偿11、弹性元件12、电阻丝
13、力14、应变;压阻15、线路补偿法;应变片自补偿法16、光刻腐蚀17、0.1μm18、信号调节电路19、有机压电材料20、横向
21、应变;电阻;电阻应变敏感元件;感知应变;电阻应变敏感元件;将应变转换为电阻变化22、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、直流电桥;交流电桥24、提高桥臂比;半桥差动;全桥差动
三、
2-2此电桥为输出对称电桥,故
/mV