第3章 电阻应变式传感器何为电阻应变效应?怎样利用这种效应制成应变片?什么是应变片的灵敏系数?它与金属电阻丝的灵敏系数有何不同?为什么?为什么增加应变片两端电阻条的横截面积便能减小横向效应?金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同?半导体应变片灵敏系数范围是多少,金属应变片灵敏系数范围是多少?为什么有这种差别,说明其优缺点。举例说明金属丝电阻应变片与半导体应变片的相同点和不同点。一应变片的电阻R=120Ω,灵敏系数k=,用作应变为u/un 1008的传感元件。求:①u/un 1008和u/un 1008;② 若电源电压U=3V,初始平衡时电桥的输出电压U。在以钢为材料的实心圆柱形试件上,沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的金属应变片R1和R2(如图3-28a所示),把这两应变片接入电桥(见图3-28b)。若钢的泊松系数u/un 1008,应变片的灵敏系数k =2,电桥电源电压U=2V,当试件受轴向拉伸时,测得应变片R1的电阻变化值u/un 1008。试求:①轴向应变;②电桥的输出电压。u/un 1008 一测量吊车起吊重物的拉力传感器如图3-29a所示。R1、R2、R3、R4按要求贴在等截面轴上。已知:等截面轴的截面积为0.00196m2,弹性模量E=2×1011N/m2,泊松比u/un 1008,且R1=R2=R3=R4=120Ω, 所组成的全桥型电路如题图3-29b所示,供桥电压U=2V。现测得输出电压U=。求:①等截面轴的纵向应变及横向应变为多少?②力F为多少?u/un 1008 已知:有四个性能完全相同的金属丝应变片(应变灵敏系数u/un 1008), 将其粘贴在梁式测力弹性元件上,如图3-30所示。在距梁端处应变计算公式为u/un 1008设力u/un 1008,u/un 1008,u/un 1008,u/un 1008,u/un 1008。求:u/un 1008①说明是一种什么形式的梁。在梁式测力弹性元件距梁端处画出四个应变片粘贴位置,并画出相应的测量桥路原理图;②求出各应变片电阻相对变化量;③当桥路电源电压为6V时,负载电阻为无穷大,求桥路输出电压U是多少?图3-31为一直流电桥,负载电阻RL趋于无穷。图中E=4V,R1=R2=R3=R4=120Ω,试求:① R1为金属应变片,其余为外接电阻,当R1的增量为ΔR1=Ω时,电桥输出电压U=? ② R1、R2为金属应变片,感应应变大小变化相同,其余为外接电阻,电桥输出电压U=? ③ R1、R2为金属应变片,如果感应应变大小相反,且ΔR1=ΔR2 =Ω,电桥输出电压U=?

第3章 电阻应变式传感器

何为电阻应变效应?怎样利用这种效应制成应变片?

什么是应变片的灵敏系数?它与金属电阻丝的灵敏系数有何不同?为什么?

为什么增加应变片两端电阻条的横截面积便能减小横向效应?

金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同?半导体应变片灵敏系数范围是多少,金属应变片灵敏系数范围是多少?为什么有这种差别,说明其优缺点。举例说明金属丝电阻应变片与半导体应变片的相同点和不同点。

一应变片的电阻R=120Ω,灵敏系数k=,用作应变为的传感元件。

求:①和;② 若电源电压U=3V,初始平衡时电桥的输出电压U。

在以钢为材料的实心圆柱形试件上,沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的金属应变片R1和R2(如图3-28a所示),把这两应变片接入电桥(见图3-28b)。若钢的泊松系数,应变片的灵敏系数k =2,电桥电源电压U=2V,当试件受轴向拉伸时,测得应变片R1的电阻变化值。试求:①轴向应变;②电桥的输出电压。

一测量吊车起吊重物的拉力传感器如图3-29a所示。R1、R2、R3、R4按要求贴在等截面轴上。已知:等截面轴的截面积为0.00196m2,弹性模量E=2×1011N/m2,泊松比,且R1=R2=R3=R4=120Ω, 所组成的全桥型电路如题图3-29b所示,供桥电压U=2V。现测得输出电压U=。求:①等截面轴的纵向应变及横向应变为多少?②力F为多少?

已知:有四个性能完全相同的金属丝应变片(应变灵敏系数), 将其粘贴在梁式测力弹性元件上,如图3-30所示。在距梁端处应变计算公式为

设力,,,,。求:

①说明是一种什么形式的梁。在梁式测力弹性元件距梁端处画出四个应变片粘贴位置,并画出相应的测量桥路原理图;②求出各应变片电阻相对变化量;③当桥路电源电压为6V时,负载电阻为无穷大,求桥路输出电压U是多少?

图3-31为一直流电桥,负载电阻RL趋于无穷。图中E=4V,R1=R2=R3=R4=120Ω,试求:① R1为金属应变片,其余为外接电阻,当R1的增量为ΔR1=Ω时,电桥输出电压U=? ② R1、R2为金属应变片,感应应变大小变化相同,其余为外接电阻,电桥输出电压U=? ③ R1、R2为金属应变片,如果感应应变大小相反,且ΔR1=ΔR2 =Ω,电桥输出电压U=?