电阻应变片例题练习试题

电阻应变片传感器例题与习题电阻应变片传感器例题与习题 例题：例题： 例例 2-32-3采用阻值为采用阻值为 120120Ω灵敏度系数Ω灵敏度系数K K=2.0=2.0 的金属电阻应变片和阻值为的金属电阻应变片和阻值为 120120Ω的固定电阻Ω的固定电阻 组成电桥，供桥电压为组成电桥，供桥电压为 4V4V，并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为，并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为 1 1 和和 1 0001 000 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。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。 KU42106KU  2106/V /V，应变为，应变为解：单臂时解：单臂时U 0  ，所以应变为，所以应变为1 1 时时U 0  444 KU42103KU  2103/V /V；双臂时；双臂时U 0  10001000 时应为时应为U 0  ，所以应变为，所以应变为 1 1 442 时时 KU42106 U 0  4106 22 /V/V，，应应变变为为10001000时时应应为为 KU42103 U 0  4103 /V/V ；； 全全 桥桥 时时U 0  KU ，， 所所 以以 应应 变变 为为1 1时时 22 U 0  8106/V /V，，应变为应变为 10001000 时应为时应为U 0  8103/V /V。。从上面的计算可知：从上面的计算可知：单臂时灵敏度单臂时灵敏度 最低，双臂时为其两倍，全桥时最高，为单臂的四倍。最低，双臂时为其两倍，全桥时最高，为单臂的四倍。 例例 2-42-4采用阻值采用阻值R R=120=120Ω灵敏度系数Ω灵敏度系数K K=2.0=2.0 的金属电阻应变片与阻值的金属电阻应变片与阻值R R=120=120Ω的固定电阻Ω的固定电阻 组成电桥，供桥电压为组成电桥，供桥电压为 10V10V。当应变片应变为。当应变片应变为 10001000 时，若要使输出电压大于时，若要使输出电压大于 10mV10mV，则可采，则可采 用何种工作方式（设输出阻抗为无穷大）？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，可设为解：由于不知是何种工作方式，可设为 n n，故可得：，故可得： 得得 n n 要小于要小于 2 2，故应采用全桥工作方式。，故应采用全桥工作方式。 例例 2-52-5 解： （1）沿纵向粘贴时： 由 E  E  10t  0.49， 21011N/m2 R R K  R  K 20.49 0.98106 R （2）沿圆周向粘贴时： R   0.30.49106 0.147106 R 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1 0、 3  0。 并且1 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 R 1、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U 0为 U 0  ( 3 )1 R 1 R 3 K(2)K(2) ()U  K1U pU pU 4R 1 R 3 422(D  d)E4 (D  d)E 另一方面R2、R4放于桥臂上与R1、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 U 0t  例 2-7 1 R 1t R 2t R 3t R 4t   U  0 4  R 1 R 2 R 3 R 4  解：① 应变片组成半桥电路： U o  E[ (R 1  R 1) R 2 E R2 1.2 ] 0.01V (R 1 R 1)R4 R 3 (R 2 R 2 )2R2 120 ②K  E 1 2 ③ R3、R4 可以进行温度补偿。 练习题：练习题： 三、简答与计算题 2-22-2 如图所示为一直流电桥，供电电源电动势如图所示为一直流电桥，供电电源电动势E E=3V=3V，，R R3 3= =R R4 4=100=100Ω，Ω，R R1 1和和R R2 2为同型号的电阻为同型号的电阻 应变片，其电阻均为应变片，其电阻均为 5050Ω，灵敏度系数Ω，灵敏度系数K K=2.0=2.0。两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面。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的正反两面。设等强度梁在受力后产生的应变为 5 0005 000，试求此时电桥输出端电压，试求此时电桥输出端电压U U0 0。。 R4R3 Ｕ０ R1 Ｆ R1R2 R2 Ｅ 图图 2-22-2 2-52-5 比较各种电桥电路的灵敏度。比较各种电桥电路的灵敏度。 答案：答案： 一、一、 1、B 2、C 3、D 4、C 5、A 6、A 7、B 8、C 9、B 10、C 11、B 12、D 13、B 14、A 15、D 16、C 17、A 18、D 19、C 20、A 21、C 22、A 23、B 二、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、0.1μm 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 三、 KU235103 15/mV /mV2-22-2 此电桥为输出对称电桥，故此电桥为输出对称电桥，故U 0  22