电阻应变片例题及练习试题.docx
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电阻应变片例题及练习试题
电阻应变片传感器例题与习题
例题:
例2-1采用四片相同的金属鏈应变片（K=2）,将其貼在实心同柱幣测力弹性元件上。
如圏2-l（G所示，应变片3的l.Sfix10'**应变片氛4的e为-0.47X・
求（l）iSiH应变片在圆柱上贴粘位置及相应测塑桥路原理
（2）&应蛮片的电阻相对变化屋DMRT⑶若供电桥压U-6V,求祈路输出电压5=?
⑷此种测掘齐式噩否补偿
环境温度对测量的影响？
说明原因°
R、
W：
（l）按题意采用四个相同应变片测力弾性元件，贴的位盍如團21@）所示“沿
轴向在力F作用下产生正应变Q>6幻〉0；局、艮沿圆周方向贴则产生负应变€2<0,£4<0.
四个应变电眼接人桥路位置如图2-Kb）所示©从而组成全桥测量电路可以提高输出电压灵蛇度=
⑵等'警=蘇严2乂1必X1W.12XIL
APAI?
（等爷+警诜）•心涪-赞
云=瓦"=一癒工=-2XO+47X1O_4=-0.94X10_
⑶氏=壬
=y（3J2xiQ-*+O.MxiO-*）x6=ramV
（貂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蛮在同样环境条件下，感覺温度变化产生电阻相对变化fit相同，在全桥电路中不影响输出电压值•即
△乩£_心陶龙__^Rti_ARr
1PAR3t色尺科’
4-j?
iJ?
gR3-
例2-2…台用等强度梁作为弾性元件的电子秤,在梁的匕、下面各贴两片相同的电阻应变片（K=2）如图2-2（a）所云a已知/=100mm=:
11mm=3mm,E=2x亦N/mrn20现将四亍应变片接人图（h）直流桥路中，电桥电源电压U=6V,当力F=0.5聪时*求电桥输出电压UE
解：
由图G）所示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作用梁端部后，樂匕我面Jii和尺，产生正应变电阻变化而下表面R2和R4则产生负应变电阻变化，其
应变绝对值相等，即
眶阻相对变化量为
卸警十劉十聲卜等g
现将四午应变电阻按图（b）所示接人桥路组成等臂全桥电路’其输出桥路电压为
U=K^U^K'E'
6FI
bTE
=2x6X
=0.0178V=17-8mV
6X0.5X9.8X100
jlxj3X2xioi
例2-3采用阻值为120Q灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为120Q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。
KeUKeUA^Z^IO"66
解：
单臂时U0=——，所以应变为1时U0=——=210/V，应变为
444
K£U4^2^10'3K客U
1000时应为U0=——=210/V;双臂时U0=——，所以应变为1
442
KEU10-66
时U0410/V，应变为1000时应为
22
-3
K&U4疋2疋10o
U0二二=410/V；全桥时U0=K；U，所以应变为1时
22
Uo-810“/V，应变为1000时应为U。
=810^/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=120Q灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片与阻值R=120Q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：
”KeU2xl0xl0_3“
Uq==二10
nn
得n要小于2,故应采用全桥工作方式。
例
2-5
・电阻应变片的灵敏度K二么沿纵向粘贴丁直桎为0.05m的圆形钢柱表面*钢材的E=2X
1旷N/只U=0.3.求钢柱受10t拉力作用时"应变片电阻的相对变化最"又若应变片沿
钢柱圆周方向粘贴，受同样拉力件用时，应变片电阻的相对变化屋为多少？
解：
（1）沿纵向粘贴时：
10t
由厂=E石2=0.49」■:
E2><10N/m2
AR
rAR6
K=上K；=20.49=0.9810
名R
（2）沿圆周向粘贴时：
卫=」；=_0.30.4910^=-0.14710»R
例2-6
采用四个性能完全相同的电限应变片（灵敏度系数対K4将梵鮎在薄壁圆筒式
压力传感元件外衷圆周方向.弹性元件周也方向应变g=pf式中.左为待测
2（D-d}E
压力”対为泊松比，云为畅氏模届，直为筒内径，D为筒外艮.现采用直流电桥电路.供电
桥压比要求満足如下条件；
（1）该压力传感器有温度补偿作用；
（2）桥路输出业压灵敏度掃高乞
试画出应变片粘贴位査和相应桥路酿理圏并写出桥辭输出电压表达式=
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R「R3贴在有应变的圆筒壁上做敏感元件，而另两片R2、R4
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，R3随筒壁感受正应变量v•0、；3•0。
并且”=；3；R2、R4所处位置筒壁不产生应变，故；2=；4=0。
桥路输出电压Uo只与敏感元件R3有关，故把RpR3放在对桥臂上，可获得较高的电压灵敏度。
则输
出信号电压U0为
LR1:
-R3
R1R3
Lpu上卫L
2（D-d）E4（D-d）E
pU
（；1；3）K
U=—
42
hn向
另一方面R2、R4放于桥臂上与Ri、R3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
All14Rlt也R2t°R3tAR4t
AU0t=_+U=0
例2-7
有一吊车的捷力儒感器如右图所示°其中电限应变片RXR2.R3、R4贴在等截面轴匕已知Rl、R2.R3.R4标称阻值均肯120。
，桥路电压为2叭物币皿引起Rl、R2变化增量为1.20^
①画出应变片组嚴的电桥电路*
③
）计算出测得的输出电压和电桥输出灵敏度.
）说明R3、則起到什么作用？
解：
①应变片组成半桥电路：
Uo
E[（RiRi）
[（R^：
R1）R4
R2__ER2
R3（R2AR2）2R2
1.2'J
120'.1
=0.01V
2K==1
2
3R3、R4可以进行温度补偿。
练习题:
一、单项选择题
R为减小或消除卄:
线性谀莖的方法可采用【九
A.提高拱电电压E.提高桥臂比
C.提高桥臂电阴值D提高电压灵敏度
汉全桥差动电路的电压灵敏度是单臂工作时的（k
A.不变B.2倍C.4倍D.6倍
3、电阴应变片配用的测竜电踣中’为了克服分布电容的影响.多釆用（）。
A.寻电材料电阴率的变化
C•辱电材料物理性质的变化
「产主应变片温度课差的主耍原因有（
A.电附丝有温度系数
C.电阳丝承受应力方向不同
B.导电材料几何尺寸的变化
D.寻电材料化学性质的变化
k
B.试件与电阴丝的线膨胀系数相同
D.电阻统与试件材料不同
A.貢流平衡电桥
B.直流不平衡电桥
C.交流平衡电桥
D.交流不平衡电.桥
4、通當用应变式佚感器测虽（
）.
A.汨J-良
B.密度
C加速度
D.电阻
5、器响金属辱电材料应变灵敏系数K的主耍因素是（肌
7.电Pfl应变片的线路温度补偿方法肖（人
A.蓋动电桥补偿注B.补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿怯
C.补偿线圈补偿注D.恒流源温度补偿电路法
8.半应变片的主轴线方向与试件轴线方向-致.且试件轴线上受一维应力作用时*1；声灵敏系数K的定义足C）o
A.应变片电阳变化率与试件主应力Z比
B.应变片电阳与试件主应力方向的圈变之比
C•闷变片电阻变化率与试件主戒力方向的应变2比
CL问变片电阴变化率与试件作用力之比
9.制作欣变片敏感栅的材料屮’用的最多的金屈材料是（人
A”铜B”拍C.康铜D,規辂合金
10.利用相邻双臂桥检测的应变式传感器.为使其灵敏度高、非线性溟差小（
A.两个桥臂都应当用人电阻值工作应变片
氏两个桥臂都应当用厲个工作檢变片幣联
C.两个桥臂应当分别用应变量变化柑反的工作应变片
D.两个桥瞽应当分别用向变帚变化相同的丁作用变片
11.在金属箔式应变片单臂单桥测力宾验中不船翌的雲验设备是（人
A.f［流稔压业源乩低通滤波器
U差动肢人器D.电压我
12.关丁吨阳应变片，卜列说法屮正确的是（）
A•应变片的轴向应变小尸径向应变
B.金図电阴圈变片以压阴效陶为主
C.半导体应变片以崗变效应为主
□金属甩变片的灵敏度主婆取抉『受力后村料几何尺寸的变化
13.金属雜的电阳随闿它所矍的机械变形（拉仲或压缩）的大小而发生相崗的变化的现姒称為金属的（人
扎电阻形变效屉艮电阳应变效陶C斥电效圈D,斥申效闵
ik辆式应变ntfjffi材厚度多在（）zruh
A.OhOOI^Oh01mmB,0,01-^0,Irani
C.0.01"-0.1mD.0.0001"-0.001m
巧、（）足采用克空養发或貢•空沉积等方也・将电阴村料在基底上制成一层各种形式
敏感柵而形成闷变片。
这种应变片必敏系数高，期实现匸业化生产，是一种很有前途的新型应变片*
九箔式应变片艮半导体应变片C.沉积艇应变片D*薄膜应变片
16、日前.瀚膜向变片在尖际便用屮的土翌问題杲较难控制其电阻对（｝的变化关杀一
扎电流和时间B.电压利时间C.韶度利时间D.温度和电流
17.绝缘电阻，即敏感挪与幕底刨的电凤■值，一般应大丁<儿
A.10Xe+10QB.10Xe+12^C.IDXe+gQQ.10X^+110
1氛应变片的陶变极限是指在温度-定时*指示问变值利真实应变的相对差购不绘过定数值时的绘大点实应变数值*一般羞價规定为（X当指示应变值人丁岚实闵变的该
比例值时,真宾抱变仇称为应变片的根限应变匕
扎15玮B.20%C.8%D.10%
19.蠕变是指已粘贴吋的应变片.在溫度一定并祺受一-定的机械両变时.指示应变值陆（）的变化・
A.位移B.压强U时伺D.外力作用
匆、由（）和应变片*以及一些附件（补偿元件、保护罩等）纽成的裝置称为应变式传感
器°
扎弹性尤件B.调理电路C.信号來集电路D.敏感元件
21.by变片的允许T作电流参数是指〔）
A允许通过咸变片丙绝缘材料因受热而未损坏的绘K电流
B允许通过应变片而敏感栅受热未烧坏的最人电流
C允许通过应变片而敏感栅受热未烧坏的最人电流
22.直流电桥平衡的条件是（人
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相临两臂电用的比值不相等
D所仔电阴都相等
23、宜流电桥的平衡条件为（〉
A.相邻桥
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