现代传感器技术习题参考答案2-电阻应变式.pdf

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1、浙江大学电气工程学院10192091赵梦恋，吴晓波现代传感器技术2013-2014学年秋学期2013年09月二、电阻应变式传感器（二）习题-32-1.一试件受力后的应变为2×10；丝绕应变计的灵敏系数为2，初始阻值120，温度系-6-6-6数-50×10/℃，线膨胀系数为14×10/℃；试件的线膨胀系数为12×10/℃。试求：温度升高20℃时，应变计输出的相对热输出。RR1t答：tattsttKK6665010C20C21210141

2、0C20C3=0.54102-2.在悬臂梁的上下方各贴一片电阻为120Ω的金属应变片R1和R2。若应变片的灵敏系数K=2，电源电压U=2V，当悬臂梁顶端受到向下的力F时，电阻R1和R2的变化值ΔR1=ΔR2=0.48Ω，试求电桥的输出电压。答：BR1R1R2R2ACUOR1R2R4R3R1DFUR2URR20.480.4812U4mV04R1R24120120解析：参见PPTP23~24，关于电阻应变计的测量电路。理解电桥的测量

3、原理和计算方法。B2-3.右图为一直流应变电桥，图中U=4V，R1=R2＝R3=R4R1R2＝120Ω，试求：a)R1为金属应变片，其余为外接电阻，当R1的增量ACUO为ΔR1=1.2Ω时，电桥输出电压UO。R4R3DUb)R1、R2都是应变片，且批号相同，感应应变的极性和大小都相同ΔR1=ΔR2=1.2Ω，其余为外接电阻，电桥输出电压UO。c)题②中，如果R1与R2的感受应变的极性相反，且大小相同，即ΔR1=ΔR2=1.2Ω，电桥输出电压UO。URRRRUR41.212341答：①U

4、10mVO4RRRR4R412012341或者更精确地R1RR13RR241201.2120120120UU49.95mVOR1R1R2R3R41201.2120120120或者RRR411RRR311UUU=9.95mV0RRRR1241111111RRRR1131URRRRURR123412②U0VO4R1

5、R2R3R44R1R2RRR或者UU113=0V0RRRRRR112234③URRRRURR41.21.2123412U20mVO4R1R2R3R44R1R24120120RRR或者113=0.02VUU0RRRRRR112234解析：参见PPT，关于电阻应变计的测量电路。理解电桥的测量原理和计算方法。2-4.图为等强度梁测力系统，R1为电阻应变片，应

6、变片灵敏度系数K=2.05。未受应变时，R1=120Ω；当试件受力F时，应变片承受平均应变ε=800μm/m，试求：a)应变片的电阻变化量ΔR1和电阻相对变化量ΔR1/R1；b)将电阻应变片R1置于单臂测量电桥，电桥电流电压为直流3V，求电桥输出电压及电桥非线性误差。c)若要减小非线性误差，应采取何种措施？分析其电桥输出电压及非线性误差的大小。-6-3答：①RR/K=2.05×800×10=1.64×1011-3R=RR/×R=1.64×10×120Ω=0.1968Ω1111②电桥输出电压U

7、33UK1.64101.23mVO144非线性误差1R1R2R3R4K133e1.64100.821012RRRR221234UUR/RRR/001111或者e==0.00082U1nR/R11RR/01111③若要减小非线性误差，可采用差动电桥。在试件上安装两个工作应变片，一个受拉应变，一个受压应变，接入电桥相邻桥臂，称为半桥差动电路，如下图所示，则其输出电压为：RRRUU1130RRR

8、RRR112234UR若RR，RR，RR，则得：U112123402R11RRRRRR123412e02R1R2R3R4R1R2BR1R1R2R2ACUOR1R2R4R3R1DFUR2由上式可知，Uo与RR11呈线性关系，无非线性误差，而且Ku=U/2，比单臂提高了一倍．另有采用高桥臂比的恒电源电路，恒流源补偿电路等方法，具体见PPT。请自行对这三种方法进行比较。解析