传感器第二章 思考题与习题.doc

第二章思考题与****题 1 、何为金属的电阻应变效应?怎样利用这种效应制成应变片? 答:( 1 )当金属丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值将发生变化,这种现象称为金属的电阻应变效应。( 2 )应变片是利用金属的电阻应变效应,将金属丝绕成栅形,称为敏感栅。并将其粘贴在绝缘基片上制成。把金属丝绕成栅形相当于多段金属丝的串联是为增大应变片电阻,提高灵敏度, 2 、什么是应变片的灵敏系数?它与电阻丝的灵敏系数有何不同?为什么? 答:( 1 )应变片的灵敏系数是指应变片安装于试件表面,在其轴线方向的单向应力作用下,应变片的阻值相对变化与试件表面上安装应变片区域的轴向应变之比。? RRk /??( 2) 实验表明, 电阻应变片的灵敏系数恒小于电阻丝的灵敏系数其原因除了粘贴层传递变形失真外,还存在有恒向效应。 3、对于箔式应变片, 为什么增加两端各电阻条的截面积便能减小横向灵敏度? 答:对于箔式应变片,增加两端圆弧部分尺寸较栅丝尺寸大得多(圆弧部分截面积大) ,其电阻值较小,因而电阻变化量也较小。所以其横向灵敏度便减小。 4 、用应变片测量时,为什么必须采用温度补偿措施? 答:用应变片测量时,由于环境温度变化所引起的电阻变化与试件应变所造成的电阻变化几乎有相同的数量级,从而产生很大的测量误差,所以必须采用温度补偿措施。 5、一应变片的电阻 R=120 Ω, k= 。用作应变为 800 μ m/m 的传感元件。①求△ R和△ R/R ;②若电源电压 U=3V , 求初始平衡时惠斯登电桥的输出电压 U 0。已知: R=120 Ω, k = ,ε=800 μ m/m ; 求: ①△ R= ?, △ R/R= ?② U=3V 时, U 0=? 解①:∵? RRk /??∴??????????????1968 .0120 800 05 .2 10 64 .1800 05 .2/ 3RkR kRR??解②:初始时电桥平衡(等臂电桥) ∵UR RU????4 1 0∴ mV UR RU23 .1310 64 .14 14 1 3 0?????????? 6 、在材料为钢的实心圆柱形试件上,沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为 120 Ω的金属应变片 R 1和 R 2 ,把这两应变片接入差动电桥(参看图 2-9a ) 。若钢的泊松系数μ= ,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 R 1 的电阻变化值△ R = Ω, 试求电桥的输出电压 U 0。图 2-9a 差动电桥已知: R 1=R 2 =120 Ω,μ= , k =2 , U=2V ,△ R 1 = Ω,△ R 1/ R 1 == 求: U 0=? 解: ∵? RRk /??∴mm k RR/2000 002 .02 004 .0 / 111???????又∵ 12 ?????????r rL L ∴ 002 .0285 .02 122 2?????????????kkR R 设: R 1 =R 2 =R 3 =R 4 =R ,对电桥若四臂电阻都变其输出为: ∵URRRR RRRRU) )(( 4321 32410????则有: UR RR RR RR RUR RR RR RR R R RR