传感器课后习题-姜香菊版

2-1试述金属电阻应变片与半导体的应变效应有什么不同？答:电阻应变片的工作原理是金属在受力的情况下，截面会发生变化，从而电阻发生变化，通过这个原理，配合应变测试仪和软件，可以测量出被测试物的变形量。半导体应变片是利用半导体结构形变导致载流子密度变化制成的形变传感器。电阻应变片的特点是抗批量强度高，应变系数稳定，但是应变系数相比半导体应变片较小，因此应变测试时应变值比较小，对小应变测试，精度没有半导体应变片高。而半导体应变片的优点是灵敏度高，但是受外界因素影响较大。2-2采用阻值为120Ω，灵敏系数K=2.0的金属电阻片和阻值为120Ω的固定电阻组成的电桥，供桥电压为4V，并联负载电阻无穷大。当应变片上的应变分变为1u和1000u时，试求单臂，双臂和全桥工作时输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。解：单臂时40UKU，所以应变为1时660102410244UKU/V，应变为1000时应为330102410244UKU/V；双臂时20UKU，所以应变为1时660104210242UKU/V，应变为1000时应为330104210242UKU/V；全桥时UKU0，所以应变为1时60108U/V，应变为1000时FRRRRRU0RE应为30108U/V。从上面的计算可知：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。2-5如图所示为一直直流电桥，供电电源电动势E=3V,R3=R4=100Ω,R1和R2位同型号的电阻应变片，其阻值均为50Ω，灵敏系数K=2.0.两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5000u，试求此时电桥输出端电压U0。解：此电桥为输出对称电桥，故15210532230UKU/mV2-6有一起重机的拉力传感器如图所示，电阻应变片R1，R2，R3，R4粘贴于等截面轴上，已知R1--R4标称阻值为120Ω桥路电压为2V，物重m引起R1，R2变化增量为1.2Ω。请画出应变片电桥电路，计算出测得的输出电压和电桥输出灵敏度，并说明R3，R4起什么作用？解:由311o114322R(RR)ER21.2UE[]0.01V(RR)RR(RR)2R2120ouUEK1R/R2R3、R4可以进行温度补偿。2-11一台采用等强度梁的电子秤，在梁的上下面各贴有两片电阻应变片，做成称重传感器，如图所示。已知l=100mm,b=11mm,t=3mm,E=2.1*104N/mm2,接入直流四臂差动电桥，供电电压为6V。当称重0.5kg，电桥的输出电压U0为多大？解:由U0=UKM/(EM)=UKFI/(Ebt2/6)=6x6x2x0.5x9.8x100/(2.1x104x11x32)=17mv