四个应变电阻接人桥路位置如图2-1（b）所示。
从而组成全桥测呈电路可以提高输出电压灵敏度α
ΔK4
（2）=⅛ε,=2×k56×10^4=3.12×IO4=-kt1=-2×0+47×10-4=-0.94X10j
⑶5订（赞-骨悄「劉
=y（3J2×W4÷0.94×IO-4）×6=l.22mV
Gn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，感覺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
ΔjR∣t_∆Ri∕_ΔuR.11_^Rit_ARr
I'4m->—'~~i≡T'—=^-Nia≡ΓB-l^^==≡∣»•
RlRiR3R4R
1ΓΔR1f_^RliLlRitΛR41
4.JRlRzJR4
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-Ξ（a）所∕j⅛α已⅛W=IOOττιτπ^b=-11mm=3mmpE=2×IorIN∕mrn2σ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=O.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Ri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
_6冋
e"⅛77E
电阻相对变化址为
^Γ-^rΓ^
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—等7*心K皆黑
=2x⅛×6^y^y=0.0178V=17.8πιV
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。
KeUKEU4j<2j<10^66
解：
单臂时UO=——，所以应变为1时UO=——=210/V,应变为
444
K∈U4=<2=<1θ'3K客U
1000时应为U0=——=210/V;双臂时U0=——，所以应变为1
442
K≡U4=<2=<10"66
时U0410/V，应变为1000时应为
22
-3
KSU4疋2疋10J
U0===410N；全桥时U0=K;U，所以应变为1时
22
U。
=81θ"∕v，应变为1000时应为U。
=81θ"∕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IOmV,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
・电阻应变片的灵敏度K二缶沿纵向粘贴于直栓为O.O5≡的圆形钢柱表面*钢材的E=2X
IO1W,μ=0-3.求钢柱受IOt拉力作用吋*应变片电阻的相对变化屍又若应变片沿
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最为多少？
解：
（1）沿纵向粘贴时：
10t
由厂=E石2=0.49」；，
E2O011N∕m2
AR
PAR6
K=-RK；=20.49=0.9810
名R
（2）沿圆周向粘贴时：
2R=」；=_0.30.4910^=-0.14710»R
例2-6
采用四个性能完全相同的电Pfl应变片（灵敏度系数⅛K）,将样鮎在薄壁圆筒式
压力传感元件外表圆周方向.弹性元件周也方向应变EMdM式中.F为待测
2（D-d}E
压力”対为泊松比，F为杨氏模战，（I为筒内径，D为筒外径”现采用直流电桥电路.供电
桥压IL要求満足如下条件；
（1）该压力传感器有温度补偿作用；
（2）桥路输出电压灵舉度授高©
试画出应变片粘贴位賣和相应桥路Ig理罔并写出桥路输出电压表达式=
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R1∖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，R1'R3随筒壁感受正应变量J•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R1'R3有关，故把R1'R3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
另一方面R2、∏4放于桥臂上与Rl'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
A111l^Rιt也R2tMR3t^R4t
AU0t=_+U=0
√RiR2R3R4一
例2-7
存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⅛UE1>R2、R3.R4标称阻值均⅛120Ωf桥略电压为2叭物匝In引起RXR2变化增最为1.2Q+
1画出应变片组嚴的电桥电路*
2计算出测得的输出电压和电桥输出灵敏度・
3说明R3*起到什么作用？
解：
①应变片组成半桥电路:
Uo=E[（R^
R2
IER2]==—
R3（R2AR2）2R2
dm
120'1
2K==1
2
3R3、R4可以进行温度补偿。
练习题:
一、单项选择题
1.为减小或消除卄线性谋建的方法可采用C九
A.提高供电电压E.提高桥臂比
C.提高桥臂电阴值D提高电压灵敏度
汉全桥差动电踣的电压灵敏度是单臂工作时的（h
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•多采用（）。
A.貢流平衡电桥
C.交流平衡电桥
4.通常用应变式怙感器测虽（
A.I'ni.1L-SE
C.加速度
B.直流不平衡电桥
D.交流不平衡电.桥
B.密度
D.电阻
5、影响金居辱电材料应变灵敏系数K的主耍因素是（肌
A.好电材料电阻率的变化
C好电材料物理性质的变化
6.产生应变片温度彊差的主耍原闪有（
A.电阻丝有温度系数
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.导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.电阻丝与试件材料不同
A.差动电桥补偿法B.补偿块枯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、为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-维应力作用时，驱
灵議系数K的定义是（）。
A.应变片电阻变化率与试件主应力Z比
B.应变片电阴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Z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（）。
A.铜B.钳C.康铜D.钦钻合金
10、利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使梵灵敏度高、非线性谋差小（
A.两个桥臂都应当用人电阻值工作应变片
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.两个桥臂应为分别用应变盲变化相同的丁作应变片
11、在金属箔式应变片单臂单桥测力实验中不盂要的实验设备足（）o
A.直流稳压电源B.低通滤波器
C.差动放人器D.电压表
12、关丁•电阴应变片，卜列说法中正确的足（）
A.应变片的轴向应变小「•径向应变
B.金属电阳应变片以压阳效应为主
C.半导体应变片以应变效应为主
D.金属应变片的尺敏度主要取决/受力后材料儿何尺寸的变化
13、金属丝的电阴随看它所受的机械变形（拉伸或压缩）的人小而发生相应的变化的现彖称为
金属的（）。
A.电阻形变效应B.电阴用变效应C.压电效应D.乐阻效W
14、箔式应变片的箔材庁度多在（）Z间。
A.0.001〜0・OlranB.0.01〜0・Imm
C.0.01~0.1UmD.0.Oooi.〜0・001μIn
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乞种形式
敏感栅而形成应变片。
这种应变片杲敏系数髙，易实现「•业化生产，是一种很有前途的新熨应变片。
A.箔式应变片B.半导体应变片C.沉枳腹应变片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足较难控制氏电阻对（）的变化关系。
A.电流和时间B.电压和时间C.温度和时间D.沿度和电流
17、绝缘电阳，即敏感栅与基底间的电RI值，一般应人F（）.
A.10×e+10ΩB.10×e+12ΩC.10×e+9ΩD.10×e+llΩ
18、应变片的应变极限是指在温度淀时，指示应变值和真实应变的相对差值不超过•定数
值时的最人真实应变数值，-般差值规定为（），为指示应变值λr-n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%D.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.信弓来集电路D.敏感尤件
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人电流
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绘人电流
22、直流电桥平衡的条件是（）。
A相临两臂电阻的比值相等
B相对两臂电阴的比值相等
C相临两臂电阻的比值不相等
D所仃电阳都相等
23、直流电桥的平衡条件为（）
A.相邻桥臂阴值乘积相等B.相对桥臂阳值乘积相等
C.相对桥臂阴值比值相等D.相邻桥臂阳值Z和相等
二•、填空题
1、单位应变引起的称为电阻线的灵敏度系数。
2、产生电阳应变片温度谋差的主耍因索有的影响和
_的影响。
3、言流电桥平衡条件是
4、克流电桥的电压杲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就应变时，粘贴在被测
试件表面I：
补偿应变片粘贴在与被测试件完全相同的匕，且补偿应变片
6、、|'导体应变片工作原理足基J-效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数
7、电阴应变片的配用测屋电路采用羞动电桥时，不仅可以消除同时还
能起到的作用。
8、电阴应变式传感器的核心元件是,其工作原鰹是基J：
.>
9、应变式传感器中的测辰电路是式将应变片的转换成的
变化，以便方便地显示被测卄电届的人小。
10、电阻应变片的配用测辰电路采用羞动电桥时，不仅对以消除，同肘还能
起到的作用。
11、应变式传感器是由和电陨应变片及一些附件组成的。
12、电阻应变片由、幕片、覆盖层和引线等部分组成。
13、电阻应变片的工作原理就足依据应变效应建立与变形Z间的尿值关系而
工作的。
14、金属丝在外力作用卜发生机械形变时它的电阳值将发生变化，这种现象称
—效应：
同体受到作用力后电阻率耍发生变化，这种现彖称效应。
15、电限应变片的温度补偿方法勺：
和。
16、箔式应变片系利用照相制版或的方法.将电阻箔树在绝缘比底卜制成乞种
图形而成的应变片。
17、薄膜应变片的号度在以Eo
18、应变片町以把应变的变化转换为电阻的变化，为显示与记录应变的人小，还耍把电阻的
变化再转换为电压或电流的变化，完成I：
述作用的电路称为电阳应变式传感器的__一般采用测屋电桥。
19、压电材料仔三类：
圧电晶体、压电陶瓷和、.
20.A?
M的电阳漳绕⅛⅛⅛⅛⅛liπ长度郴同｛HJ⅛⅛4<同，囲邨部分使灵敏度K卜降匚这冲現彖称AL效丿応
ξi.应变式R⅛SSj⅛利用已阳应变片将转换为变化的恨感器，传感器由在那性
√CitI:
粘贴尤件构成，弹性尤件用来’北卄用
*
22^电阻应变片的温度浜忑是由的改变给测晴带來的附InliX签*M产生的廉M
有的彫响和的常响*
23、要把微小应变引起的微小电RI⅛⅛M（⅛的测盼出来*盂漲用特别设计的测⅛S电路*通巒
采用或.
24.减小或消除卄线性碳葢的方汰仃利采用雄动电桥.些屮差动电桥可分为
JW两种方式，三、简答与计算题
2-1一应变片的电阻K=120n,⅛-2.05,ffl作应变为800Prn加的传感元件。
求：
⑴ΔK和∆J<∕βj
（2）若电源电压U=3Vt求此时电桥的输出电压UQo
2-2如图所示为一直流电桥，供电电源电动势E=3V,R3=R4=IOOΩ,Ri和R2为同型号的电
阻应变片，其电阻均为50Q，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
图2-2
2-3什么杲金属材料的应变效应？
什么是半导休材料的压限效应?
2亠4比较金厲丝应变片和半导体应变片相同庸和不同点？
2-5比较各种电桥电路的灵敏度。
答案：
1、B2、C3、D4、C5、A6、A7、B8、C9、B10、C11、B12、D13、B14、A15、D16、C17、A18、D19、C20、A21、C22、A23、B1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、0.1μm
18、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
22-,l0.197Ω1k64×W3√2）1.23mV
3、
KsU2x3x5x10’
2-2此电桥为输出对称电桥，故U015/mV
22
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