習(xí)題參考答案2 電阻應(yīng)變式

1、二、電阻應(yīng)變式傳感器(二)習(xí)題2-1.-試件受力后的應(yīng)變?yōu)?x10：線繞應(yīng)變計(jì)的靈敏系數(shù)為2,初始阻值120G,溫度 系數(shù)-50xKT7C，線膨脹系數(shù)為14x107C：試件的線膨脹系數(shù)為12xl0/C。 試求：溫度升高20C時(shí)，應(yīng)變計(jì)輸岀的相對(duì)誤差。AP答：方=+K= -50xl0-6/oCx20C + 2x(12xl0-6-14xl0-6)/eCx20C二一1.08x10-32-2.在懸臂梁的上下方各貼一片電阻為120Q的金屬應(yīng)變片丘和 心 若應(yīng)變片的靈敏系數(shù) 匕2,電源電壓Q2V,當(dāng)懸臂梁頂端受到向下的力尸時(shí)，電阻兄和足的變化值氏二 尼二0.48Q,試求電橋的輸出電壓。答：請(qǐng)偵覽后下載!U

2、a/?2 20.48(0.48 V4盡R)4120 120 丿.= 4mV解析：參見PPT P23遼4,關(guān)于電阻應(yīng)變汁的測(cè)量電路。理解電橋的測(cè)量原理和訃算方法。2-3.圖為一直流應(yīng)變電橋，圖中Q4V, R、=R嚴(yán)R、=厲=120C ,試求: 兒為金屬應(yīng)變片，其余為外接電阻，當(dāng)心的增 量為A/?(=1.2Q時(shí)，電橋輸出電壓弘。 &、心都是應(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 g 題中，如果凡與&的感受應(yīng)變的極性相反，4 1.2x= 10/nV4 120片=戀2=12弟電橋輸出電壓弘。a/?2 A/?3 A/?4 ) _ ” RR、 凡丿4 &或者更精確地

3、請(qǐng)偵覽后下載!x4 = 9.95/7?V(呂 + A7?j) /?, R=Rq(K+*+&)(&+心)(120+1.2)120-120x120(120+1.2 + 120)(120+120)或者r4 a/?.5=uh+當(dāng)+Q& K丿=U1=9. 95助卩UA/?.A/?.-i亠A/?厶4 K1)4 &r2=0V或者心L爲(wèi)雲(yún),+皿占存uMrARA/?A/?.-1 亠A/?J-竹A/?】A/? 厶4F (t心 R.凡)4(&R,)4=20/hV或者。=9+寫爲(wèi)叮蔬卜2V解析：參見PPT P23遼7,關(guān)于電阻應(yīng)變訃的測(cè)量電路。理解電橋的測(cè)量原理和汁算方法24圖3-6為等強(qiáng)度梁測(cè)力系統(tǒng)，&為電阻應(yīng)變片

4、，應(yīng)變片靈敏度系數(shù)K-2. 05,未受應(yīng)變時(shí)，=120 0,當(dāng)試件受力尸時(shí)，應(yīng)變片承受平均應(yīng)變=800Um/mr試求： 應(yīng)變片的電阻變化童&和電阻相對(duì)變化量帆/& 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： A/?, /7?I = Ke =2. 05X800X 10=l. 64X103R產(chǎn) 兩 & X Rx =1.64 X 105X 120 Q =0.1968 Q電橋輸出電壓TJ3匕=_ KW=二 X1.64 X10 = 1.23 W o 4】4非線性誤差if 陋M

5、) K H H d=2 ( & R2 & 丿 2= lxl.C4xI0-3 =0.82x10SRJR、1 +1 + A/?| / R、=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，則英輸出電壓 為：Uq=U AR /?| /?,若坐=幽,R嚴(yán)R. = R4,則得:/=匕竺2 &=01 A/?,A/?2 A/?3 A/1 H:I2( % R2R,R4代2由上式可知，叢與、RJR呈線性關(guān)系，無非線性誤差，而且瓦二莎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)償電路等方法

6、，具體見PPT。請(qǐng)自行對(duì)這三 種方法進(jìn)行比較。解析：參見課本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)半橋利各貼二片金屬應(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明，并說明其差動(dòng)和溫度補(bǔ)償?shù)脑?。答：A潼動(dòng)半橋在試件上安裝兩個(gè)工作應(yīng)變片凡和尺，一個(gè)受拉應(yīng)變，一個(gè)受壓應(yīng)變，接入相鄰臂： &和吊橫向放置，且與氏、尼距離小，用來溫度補(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)R嚴(yán)R嚴(yán)R& R嚴(yán)R產(chǎn)在差動(dòng)情況7| = |/2|且符號(hào)相反，則曲+翠+鳥*）（忌+心）&+忌）（& +心）_ R邸i.口 =丄口竺.2石輸岀比單臂時(shí)提高了2倍。由于溫度的影響電阻凡、尼、用、凡相應(yīng)地變化了乂“、込、2R2R、故半橋在差動(dòng)工作時(shí), 現(xiàn)溫度變化AT， 和旳,則*A/?r2rR,凡丿41A/?* + A/?lfA/?技 + A/?2f ARie + A/?3f SR4 + 心）g 1 W gR、 &Rr21%r2&丿T3/%r21&丿（其中九 g 2, 3, 4）為由于應(yīng)力引起的阻值變化），由于凡和尼，凡和止是相同的電 阻，且距離近，認(rèn)為所受溫度的影響相同，可以認(rèn)為厶Rt