(完整版)第4章应变式传感器习题及解答

第4章应变式传感器一、单项选择题1、为减小或消除非线性误差的方法可采用（）。A.提高供电电压B.提高桥臂比C.提高桥臂电阻值D.提高电压灵敏度2、全桥差动电路的电压灵敏度是单臂工作时的（）。A.不变B.2倍C.4倍D.6倍3、电阻应变片配用的测量电路中，为了克服分布电容的影响，多采用()。A．直流平衡电桥B．直流不平衡电桥C．交流平衡电桥D．交流不平衡电桥4、通常用应变式传感器测量()。A.温度B．密度C．加速度D．电阻5、影响金属导电材料应变灵敏系数K的主要因素是（）。A．导电材料电阻率的变化B．导电材料几何尺寸的变化C．导电材料物理性质的变化D．导电材料化学性质的变化6、产生应变片温度误差的主要原因有（）。A．电阻丝有温度系数B．试件与电阻丝的线膨胀系数相同C．电阻丝承受应力方向不同D．电阻丝与试件材料不同7、电阻应变片的线路温度补偿方法有（）。A．差动电桥补偿法B．补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法C．补偿线圈补偿法D．恒流源温度补偿电路法8、当应变片的主轴线方向与试件轴线方向一致，且试件轴线上受一维应力作用时，应变片灵敏系数K的定义是（）。A．应变片电阻变化率与试件主应力之比B．应变片电阻与试件主应力方向的应变之比C．应变片电阻变化率与试件主应力方向的应变之比D．应变片电阻变化率与试件作用力之比9、制作应变片敏感栅的材料中，用的最多的金属材料是（）。A．铜B．铂C．康铜D．镍铬合金10、利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（）。A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片11、在金属箔式应变片单臂单桥测力实验中不需要的实验设备是（）。A．直流稳压电源B．低通滤波器C．差动放大器D．电压表12、关于电阻应变片，下列说法中正确的是（）A．应变片的轴向应变小于径向应变B．金属电阻应变片以压阻效应为主C．半导体应变片以应变效应为主D．金属应变片的灵敏度主要取决于受力后材料几何尺寸的变化13、金属丝的电阻随着它所受的机械变形(拉伸或压缩)的大小而发生相应的变化的现象称为金属的（）。A.电阻形变效应B.电阻应变效应C.压电效应D.压阻效应14、箔式应变片的箔材厚度多在（）之间。A.0.001～0.01mmB.0.01～0.1mmC.0.01～0.1μmD.0.0001～0.001μm15、（）是采用真空蒸发或真空沉积等方法，将电阻材料在基底上制成一层各种形式敏感栅而形成应变片。这种应变片灵敏系数高，易实现工业化生产，是一种很有前途的新型应变片。A.箔式应变片B.半导体应变片C.沉积膜应变片D.薄膜应变片16、目前，薄膜应变片在实际使用中的主要问题是较难控制其电阻对（）的变化关系。A.电流和时间B.电压和时间C.温度和时间D.温度和电流17、绝缘电阻，即敏感栅与基底间的电阻值，一般应大于（）。A.10×e+10ΩB.10×e+12ΩC.10×e+9ΩD.10×e+11Ω18、应变片的应变极限是指在温度一定时，指示应变值和真实应变的相对差值不超过一定数值时的最大真实应变数值，一般差值规定为()，当指示应变值大于真实应变的该比例值时，真实应变值称为应变片的极限应变。A.15％B.20％C.8％D.10％19、蠕变是指已粘贴好的应变片，在温度一定并承受一定的机械应变时，指示应变值随()的变化。A.位移B.压强C.时间D.外力作用20、由()和应变片．以及一些附件(补偿元件、保护罩等)组成的装置称为应变式传感器。A.弹性元件B.调理电路C.信号采集电路D.敏感元件21、应变片的允许工作电流参数是指（）A允许通过应变片而绝缘材料因受热而未损坏的最大电流B允许通过应变片而敏感栅受热未烧坏的最大电流C允许通过应变片而敏感栅受热未烧坏的最大电流22、直流电桥平衡的条件是（）。A相临两臂电阻的比值相等B相对两臂电阻的比值相等C相临两臂电阻的比值不相等D所有电阻都相等23、直流电桥的平衡条件为（）A．相邻桥臂阻值乘积相等B．相对桥臂阻值乘积相等C．相对桥臂阻值比值相等D．相邻桥臂阻值之和相等二、多项选择题1、基本工作原理是基于压阻效应的是（）。A.金属应变片B.半导体应变片C.压敏电阻D.磁敏电阻2、全桥的各桥臂上各并联一只应变片，其灵敏度（）。A.增加１倍B.减小１倍C.不确定D.不变3、当电阻应变片式传感器拉伸时，该传感器电阻（）。A.变大B.变小C.不变D.不定4、电阻应变片有多种类型，以下属于电阻应变片的种类的是：（）A.丝式应变片B.箔式应变片C.薄膜应变片D.半导体应变片5、电阻应变式传感器已广泛应用于（）领域。A.航空领域B.电力领域C.机械领域D.建筑领域6、为了正确选用电阻应变片，应该对影响其工作特性的主要参数进行了解，以下是应变片的主要参数的有：（）A.应变片电阻值B.绝缘电阻C.灵敏系数D.允许电流7、应变式压力传感器主要采用哪些弹性元件？（）A.膜片式B.薄板式C.筒式D.组合式8、以下材料具有压电效应的有：（）A.所有晶体B.钛酸钡C.锆钛酸铅D.石英9、电阻应变式传感器具有悠久的历史．是应用最广泛的传感器之一。将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上，可构成测量各种参数的电阻应变式传感器,这些参数包括（）。A.位移B.加速度C.力D.力矩三、填空题1、单位应变引起的称为电阻丝的灵敏度系数。2、产生电阻应变片温度误差的主要因素有的影响和的影响。3、直流电桥平衡条件是。4、直流电桥的电压灵敏度与电桥的供电电压的关系是关系。5、电阻应变片的温度补偿中，若采用电桥补偿法测量应变时，粘贴在被测试件表面上，补偿应变片粘贴在与被测试件完全相同的上，且补偿应变片。6、半导体应变片工作原理是基于效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数。7、电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除同时还能起到的作用。8、电阻应变式传感器的核心元件是，其工作原理是基于。9、应变式传感器中的测量电路是式将应变片的转换成的变化，以便方便地显示被测非电量的大小。10、电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除，同时还能起到的作用。11、应变式传感器是由和电阻应变片及一些附件组成的。12、电阻应变片由、基片、覆盖层和引线等部分组成。13、电阻应变片的工作原理就是依据应变效应建立与变形之间的量值关系而工作的。14、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称效应；固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称效应。15、电阻应变片的温度补偿方法有：和。16、箔式应变片系利用照相制版或_____的方法，将电阻箔树在绝缘其底下制成各种图形而成的应变片。17、薄膜应变片的厚度在_____以下。18、应变片可以把应变的变化转换为电阻的变化，为显示与记录应变的大小，还要把电阻的变化再转换为电压或电流的变化，完成上述作用的电路称为电阻应变式传感器的______，一般采用测量电桥。19、压电材料有三类：压电晶体、压电陶瓷和_______。20、直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度K下降了，这种现象称为效应。21、应变式传感器是利用电阻应变片将转换为变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴元件构成，弹性元件用来，元件用来。22、电阻应变片的温度误差是由的改变给测量带来的附加误差，其产生的原因有的影响和的影响。23、要把微小应变引起的微小电阻变化精确的测量出来，需采用特别设计的测量电路，通常采用或。24、减小或消除非线性误差的方法有和采用差动电桥。其中差动电桥可分为和两种方式。四、简答题1、什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。2、试简要说明电阻应变式传感器的温度误差产生的原因，并说明有哪几种补偿方法。3、什么是直流电桥？若按桥臂工作方式不同，可分为哪几种？各自的输出电压如何计算？4、为什么应变式传感器大多采用交流不平衡电桥为测量电路？该电桥为什么又都采用半桥和全桥两种方式？5、应用应变片进行测量为什么要进行温度补偿？常采用的温度补偿方法有哪几种？6、应变式传感器的基本工作原理是什么？7、简述电阻应变计产生热输出(温度误差)89、一个悬臂梁受力作用弯曲，现在用电阻应变片测量作用力F。当考虑采用电阻应变片温度线路补偿法时，请画图表示应变片粘贴位置和测量线路的接法。10、直流电桥平衡条件是什么？交流电桥平衡条件是什么？试说明动态电阻应变仪除需电阻平衡外，还需调电容平衡的原因？11、在传感器测量电路中，直流电桥与交流电桥有什么不同，如何考虑应用场合？用电阻应变片组成的半桥、全桥电路与单桥相比有哪些改善？12、金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同？13、说明电阻应变片的组成和种类。电阻应变片有哪些主要特性参数？14、简述电阻应变片的测试原理。15、请简述电阻应变式传感器的优点。16、简要说明电阻应变式传感器的工作原理。17、请简要一下解释压阻效应。18、请简要说明一下压电式加速度传感器具有的优点。19、请简要说明一下什么是电荷放大器。五、计算题1、拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路，试问：（1）四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？（2）画出相应的电桥电路图。2、在半导体应变片电桥电路中，其一桥臂为半导体应变片，其余均为固定电阻，该桥路受到ε=4300μ应变作用。若该电桥测量应变时的非线性误差为1%，n=R2/R1=1，则该应变片的灵敏系数为多少？3、电阻应变片的灵敏度K=2，沿纵向粘贴于直径为0.05m的圆形钢柱表面，钢材的E=2×1011N/m2，μ=0.3。求钢柱受10t拉力作用时，应变片电阻的相对变化量。又若应变片沿钢柱圆周方向粘贴，受同样拉力作用时，应变片电阻的相对变化量为多少？4、如果将100Ω应变片贴在弹性试件上，若试件截面积S=0.5×10-4m2，弹性模量E=2×1011N/m2，若由5×104N的拉力引起应变计电阻变化为1Ω，试求该应变片的灵敏度系数？5、一个量程为10kN的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径20mm，内径18mm，在其表面粘贴8个应变片，4个沿轴向粘贴，4个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为120Ω，灵敏度为2.0，泊松比为0.3，材料弹性模量为2.1×1011Pa，要求：（1）绘出弹性元件贴片位置及全桥电路；（2）计算传感器在满量程时，各应变片电阻变化；（3）当桥路的供电电压为10V时，计算传感器的输出电压。6、图中，设负载电阻为无穷大（开路），图中E=4V，R1=R2=R3=R4=100Ω。（1）R1为金属应变片，其余为外接电阻，当R1的增量为△R1=1.0Ω时，试求电桥的输出电压Uo。（2）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，其余为外接电阻，试求电桥的输出电压Uo。（3）R1，R2都是应变片，且批号相同，感应应变的大小为△R1=△R2=1.0Ω，但极性相反，R1R2R4R3ACBEDIoRLUo+-其余为外接电阻，试求电桥的输出电压Uo。7、图中，设电阻应变片R1的灵敏度系数K=2.05，未受到应变时，R1=120Ω。当试件受力F时，应变片承受平均应变ε=800μm/m。试求：（1）应变片的电阻变化量△R1和电阻相对变化量△R1/R1。（2）将电阻应变片R1置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V，求电桥输出的电压及其非线性误差。（3）如果要减小非新性误差，应采取何种措施？8、有一吊车的拉力传感器如右图所示。其中电阻应变片R1、R2、R3、R4贴在等截面轴上。已知R1、R2、R3、R4标称阻值均为120Ω，桥路电压为2V，物重m引起R1、R2变化增量为1.2Ω。①画出应变片组成的电桥电路。②计算出测得的输出电压和电桥输出灵敏度。③说明R3、R4起到什么作用？9、如图所示为等强度梁测力系统，1R为电阻应变片，应变片灵敏系数05.2k，未受应变时，1R＝120Ω。当试件受力F时，应变片承受平均应变mm/800，求：（1）应变片电阻变化量1