传感器技术习题解答-应变式传感器

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1、传感器技术习题解答第二章应变式传感器作者：黄小胜2-1答：1）金属材料在受到外力作用时产生机械变形导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。2）半导体材料在受到应力作用后其电阻率发生明显变化这种现象称为压阻效应。相同点：它们都是在外界力作用下产生机械变形从而导致材料的电阻发生变化。不同点：金属材料的应变效应以机械形变为主材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主而机械形变为辅。2-3答：金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数。它与金属丝应变灵敏度函数不同，（粘贴层传递变形失真，

2、横向效应）应变片由于由金属丝弯折而成具有横向效应使其灵敏度小于金属丝的灵敏度。2-4答因为1）金属的电阻本身具有热效应，从而使其产生附加的热应变；2）基底材料、应变片、粘接剂、盖板等都存在随温度增加而长度应变的线膨胀效应。若它们各自的线膨胀系数不同，就会引起附加的由线膨胀引起的应变。2）常用的温度补偿法有单丝自补偿、双丝组合式自补偿和桥路补偿法。2-5答：1）固态压阻器件的特点是：属于物性型传感器，是利用硅的压阻效应和微电子技术制成的压阻式传感器，具有灵敏度高、动态响应好、精度高易于集成化、微型化等特点。2）受温度影响，会产生零点温度漂移（主要是由于四个桥臂电阻及

3、其温度系数不一致引起）和灵敏度温度漂移（主要压阻系数随温度漂移引起）。3）对零点温度漂移可以用在桥臂上串联电阻（起调零作用）、并联电阻（主要起补偿作用）。对灵敏度漂移的补偿主要是在电源供电回路里串联负温度系数的二极管，以达到改变供电回路的桥路电压从而改变灵敏度的。2-6答1）直流电桥根据桥臂电阻的不同分成：等臂电桥、第一对称电桥和第二等臂电桥。2）等臂电桥在R>>∆R的情况下，桥路输出电压与应变成线性关系；第一对称电桥（邻臂电阻相等）的输出电压等同于等臂电桥；第二对称电桥（对臂电阻相等）的输出电压的大小和灵敏度取决于邻臂电阻的比值，当k小于1时，输出电压、线性度均优

4、于等臂电桥和第一对称电桥。2-17答：压阻式传感器电桥恒压供电可以实现灵敏度温度补偿，而恒流供电可以实现零点温度补偿。2-7解已知R=120ΩK=2.05ε=800μm/m由ε*K=ΔR/R=800*2.05*10-6=1.64*10-3ΔR=1.64*10-3*120=0.1968ΩU=EKε/4=3*1.64*10-3/4=1.23*10-3(v)