1、浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院10192091現(xiàn)代傳感器技術(shù)趙夢(mèng)戀，吳曉波2008-2009學(xué)年冬學(xué)期2008年12月二、電阻應(yīng)變式傳感器（二）習(xí) 題2-1. 一試件受力后的應(yīng)變?yōu)?；絲繞應(yīng)變計(jì)的靈敏系數(shù)為2，初始阻值120，溫度系數(shù)，線膨脹系數(shù)為；試件的線膨脹系數(shù)為。試求：溫度升高20時(shí)，應(yīng)變計(jì)輸出的相對(duì)誤差。答：=2-2. 在懸臂梁的上下方各貼一片電阻為120的金屬應(yīng)變片R1和R2。若應(yīng)變片的靈敏系數(shù)k=2，電源電壓U=2V，當(dāng)懸臂梁頂端受到向下的力F時(shí)，電阻R1和R2的變化值R1 =R2 =0.48，試求電橋的輸出電壓。答：F解析：參見(jiàn)PPT P2324，關(guān)于電阻應(yīng)變計(jì)的測(cè)量電路。理解電橋的測(cè)量原理

2、和計(jì)算方法。2-3. 圖為一直流應(yīng)變電橋，圖中U=4V，試求： 為金屬應(yīng)變片，其余為外接電阻，當(dāng)?shù)脑隽繛闀r(shí)，電橋輸出電壓UO。 、都是應(yīng)變片，且批號(hào)相同，感應(yīng)應(yīng)變的極性和大小都相同，其余為外接電阻，電橋輸出電壓UO。 題中，如果與的感受應(yīng)變的極性相反，且，電橋輸出電壓UO。答：或者更精確地或者=9.95mV 或者=0V 或者 =0.02V解析：參見(jiàn)PPT P2327，關(guān)于電阻應(yīng)變計(jì)的測(cè)量電路。理解電橋的測(cè)量原理和計(jì)算方法2-4. 圖3-6為等強(qiáng)度梁測(cè)力系統(tǒng)，為電阻應(yīng)變片，應(yīng)變片靈敏度系數(shù)K=2.05，未受應(yīng)變時(shí)，=120，當(dāng)試件受力F時(shí)，應(yīng)變片承受平均應(yīng)變=800m/m，試求： 應(yīng)變片的電阻變

3、化量和電阻相對(duì)變化量 將電阻應(yīng)變片置于單臂測(cè)量電橋，電橋電流電壓為直流3V，求電橋輸出電壓及電橋非線性誤差。 若要減小非線性誤差，應(yīng)采取何種措施？分析其電橋輸出電壓及非線性誤差的大小。答： =2.0580010-6=1.6410-3=1.6410-3120=0.1968 電橋輸出電壓 非線性誤差 或者=0.00082 若要減小非線性誤差，可采用差動(dòng)電橋。在試件上安裝兩個(gè)工作應(yīng)變片，一個(gè)受拉應(yīng)變，一個(gè)受壓應(yīng)變，接入電橋相鄰橋臂，稱為半橋差動(dòng)電路，如下圖所示，則其輸出電壓為：F由上式可知，Uo與呈線性關(guān)系，無(wú)非線性誤差，而且 Ku=U/2，比單臂提高了一倍另有采用高橋臂比的恒電源電路，恒流源補(bǔ)償電

4、路等方法，具體見(jiàn)PPT。請(qǐng)自行對(duì)這三種方法進(jìn)行比較。解析：參見(jiàn)課本P41關(guān)于應(yīng)變片的工作原理，P53關(guān)于電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路，理解電橋的測(cè)量原理與計(jì)算方法。2-5. 利用懸臂梁結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成稱重傳感器。試就在懸臂梁的上下方各貼一片金屬應(yīng)變片組成差動(dòng)半橋和各貼二片金屬應(yīng)變片組成差動(dòng)全橋時(shí)的應(yīng)變電阻片的布貼方式、電橋連接方法和相應(yīng)的輸出電壓大小做出說(shuō)明, 并說(shuō)明其差動(dòng)和溫度補(bǔ)償?shù)脑?。答：A差動(dòng)半橋在試件上安裝兩個(gè)工作應(yīng)變片R1和R2，一個(gè)受拉應(yīng)變，一個(gè)受壓應(yīng)變，接入相鄰臂；R4和R3橫向放置，且與R1、R2距離小，用來(lái)溫度補(bǔ)償，布貼方式如下左圖示。將應(yīng)變計(jì)按下右圖連接，形成差動(dòng)半橋。假設(shè)，在差動(dòng)情況下，且符號(hào)相反，則故半橋在差動(dòng)工作時(shí)，輸出比單臂時(shí)提高了2倍?，F(xiàn)溫度變化，由于溫度的影響電阻R1、R2、R3、R4相應(yīng)地變化了、和，則（其中(i=1, 2, 3, 4)為由于應(yīng)力引起的阻值變化），由于R1和R2，R3和R4是相同的電阻，且距離近，認(rèn)為所受溫度的