傳感器期末考試試卷答案

傳感器期末考試試卷答案可靠性高等。18、電容式傳感器的缺點主要有溫度穩(wěn)定性差、易受干擾、需要特殊的電路處理等。19、壓阻式傳感器利用了半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)來實現(xiàn)對物理量的測量。20、壓阻式傳感器的優(yōu)點主要有靈敏度高、響應(yīng)時間快、線性度好等。二、改錯題（每題3分）1、傳感器是一種將物理量轉(zhuǎn)換為電信號輸出的裝置。(改為：傳感器是一種將物理量轉(zhuǎn)換為電信號或其他形式輸出的裝置。)2、金屬材料的應(yīng)變效應(yīng)是指金屬材料在受到外力作用時，其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。(改為：金屬材料的應(yīng)變效應(yīng)是指金屬材料在受到外力作用時，產(chǎn)生機(jī)械變形，導(dǎo)致其阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象。)3、半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)是半導(dǎo)體材料在受到應(yīng)力作用后，其電阻率不發(fā)生變化。(改為：半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)是半導(dǎo)體材料在受到應(yīng)力作用后，其電阻率發(fā)生明顯變化，這種現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。)4、金屬絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片比較其相同點是它們都是在外界力作用下產(chǎn)生機(jī)械變形，從而導(dǎo)致材料的電阻率發(fā)生變化。(改為：金屬絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片比較其相同點是它們都是在外界力作用下產(chǎn)生機(jī)械變形，從而導(dǎo)致材料的電阻發(fā)生變化。)5、金屬絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片比較其不同點是金屬材料的應(yīng)變效應(yīng)以機(jī)械形變?yōu)橹?，材料的電阻率相對變化為輔；而半導(dǎo)體材料則正好相反，其應(yīng)變效應(yīng)以機(jī)械形變導(dǎo)致的電阻率的相對變化為主，而機(jī)械形變?yōu)檩o。(改為：金屬絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片比較其不同點是金屬材料的應(yīng)變效應(yīng)以機(jī)械形變?yōu)橹?，材料的電阻相對變化為輔；而半導(dǎo)體材料則正好相反，其應(yīng)變效應(yīng)以機(jī)械形變導(dǎo)致的電阻相對變化為主，而機(jī)械形變?yōu)檩o。)6、金屬應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)是指金屬應(yīng)變片單位應(yīng)變引起的電阻的相對變化。(改為：金屬應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)是指金屬應(yīng)變片單位應(yīng)變引起的應(yīng)變片電阻的相對變化。)7、固體受到作用力后電阻率不會發(fā)生變化。(改為：固體受到作用力后電阻率要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱壓阻效應(yīng)。)8、應(yīng)變式傳感器是利用電容應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電容變化的傳感器。(改為：應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器。)9、電容式傳感器利用了將電量的變化轉(zhuǎn)換為電容的變化來實現(xiàn)對物理量的測量。(改為：電容式傳感器利用了將非電量的變化轉(zhuǎn)換為電容的變化來實現(xiàn)對物理量的測量。)10、變極距型電容傳感器做成差動結(jié)構(gòu)后，靈敏度提高原來的3倍。(改為：變極距型電容傳感器做成差動結(jié)構(gòu)后，靈敏度提高原來的2倍。)38.熱電阻是一種常用的測溫元件，其中鉑和銅是最常用的材料。在需要測量中低溫區(qū)的場合，工業(yè)上廣泛使用鉑和銅熱電阻。當(dāng)溫度要求不高且溫度較低時，銅熱電阻也會被廣泛應(yīng)用。39.熱電阻引線方式有三種：三線制適用于工業(yè)測量和一般精度要求場合；二線制適用于引線不長且精度要求較低的場合；四線制適用于實驗室測量和精度要求高的場合。40.霍爾效應(yīng)是指在垂直于電流方向加上磁場時，由于載流子受洛侖茲力的作用，在平行于電流和磁場的兩端平面內(nèi)分別出現(xiàn)正負(fù)電荷的堆積，從而使這兩個端面出現(xiàn)電勢差的現(xiàn)象。41.制作霍爾元件應(yīng)采用半導(dǎo)體材料，因為半導(dǎo)體材料能使截流子的遷移率與電阻率的乘積最大，從而使兩個端面出現(xiàn)電勢差最大。42.在選擇霍爾元件的尺寸時，應(yīng)根據(jù)元件的輸入電阻、輸出電阻和靈敏度等因素進(jìn)行合理選擇。43.光電式傳感器根據(jù)工作原理的不同可分為光電效應(yīng)傳感器、紅外熱釋電傳感器、固體圖像傳感器和光纖傳感器。44.光電式傳感器根據(jù)測量光路組成可分為透射式、反射式、輻射式和開關(guān)式光電傳感器。45.光電傳感器的理論基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。46.石英晶體制作的壓電式傳感器中，晶面上產(chǎn)生的電荷與作用在晶面上的壓強成正比，而與晶片幾何尺寸和面積無關(guān)。47.互感式傳感器是將被測非電量的變化轉(zhuǎn)換成線圈互感變化的傳感器，根據(jù)變壓器的基本原理制成。次級繞組都用同名端反向形式連接，因此也被稱為差動變壓器式傳感器。48.電阻應(yīng)變片是一種將被測試件上的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻的傳感元件。49.影響金屬導(dǎo)電材料應(yīng)變靈敏系數(shù)K的主要因素是導(dǎo)電材料幾何尺寸的變化。50.傳感器的基本特性通常指的是傳感器輸入和輸出之間的關(guān)系特性。51.在傳感器領(lǐng)域，電阻式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器和電渦流式傳感器是應(yīng)用比較廣泛的基本電量傳感器。52.物質(zhì)的光電效應(yīng)通常分為外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光生伏打效應(yīng)三類。53.壓電式傳感器的工作原理是基于晶體的壓電效應(yīng)。54.電阻應(yīng)變片的工作原理是基于金屬的應(yīng)變效應(yīng)。55.傳感器的動態(tài)特性包括瞬態(tài)響應(yīng)特性和頻率響應(yīng)特性。56.霍爾電勢與半導(dǎo)體薄片的厚度成正比。57.溫度傳感器主要用于檢測物體的溫度。58.傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。59.紅外測溫儀利用熱輻射體在紅外波段的輻射通量來測量溫度。C、測量電路的電壓變化D、構(gòu)件的形變速率變化2、壓電傳感器的輸出信號是(A)。A、電荷或電壓B、電流C、磁場D、光線3、光電效應(yīng)中，外光電效應(yīng)是指(A)。A、光子從外部入射到金屬表面，使金屬發(fā)射電子B、光子在半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生電子空穴對C、光子在光電管內(nèi)部產(chǎn)生電子空穴對D、光子在光纖中傳輸時發(fā)生的損耗4、熱電偶的工作原理是利用(C)。A、壓電效應(yīng)B、光電效應(yīng)C、熱電效應(yīng)D、電磁感應(yīng)效應(yīng)5、光纖按傳輸模式分為(A)。A、單模光纖和多模光纖B、有源光纖和無源光纖C、光學(xué)纖維和電學(xué)纖維D、單芯光纖和多芯光纖6、熱敏電阻按溫度系數(shù)可分為(B)。A、PTC和NTC兩類B、正溫度系數(shù)型、負(fù)溫度系數(shù)型和臨界溫度電阻器C、金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻D、單模熱敏電阻和多模熱敏電阻7、電感式傳感器利用(B)將非電量轉(zhuǎn)換為電量。A、壓電效應(yīng)B、電磁感應(yīng)C、光電效應(yīng)D、熱電效應(yīng)8、磁敏二極管是利用(A)進(jìn)行磁電轉(zhuǎn)換的。A、磁阻效應(yīng)B、熱電效應(yīng)C、壓電效應(yīng)D、光電效應(yīng)9、光敏二極管是利用(C)制成的光電元件。A、壓電效應(yīng)B、電磁感應(yīng)C、PN結(jié)單向?qū)щ娦訢、磁阻效應(yīng)10、傳感器的頻率響應(yīng)特性通常由(A)組成。A、幅頻特性和相頻特性B、電阻特性和電容特性C、電感特性和電阻特性D、壓電特性和磁電特性1、傳感器的測量誤差來源主要有兩個方面：電阻絲材料的電阻率變化和外接導(dǎo)線的變化。為了減小這些誤差，可以采用補償電路、溫度補償和線性化等方法對傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)整。2、不能用渦流式傳感器進(jìn)行測量的是非金屬材料。渦流式傳感器主要用于金屬材料的測量，因為渦流的產(chǎn)生與金屬導(dǎo)電性能有關(guān)。3、不能采用非接觸方式測量的傳感器是熱電偶。熱電偶需要與被測物體接觸才能進(jìn)行溫度測量，因此不能采用非接觸方式。4、通常所說的傳感器核心組成部分是指敏感元件和轉(zhuǎn)換元件。敏感元件是傳感器的靈敏部分，轉(zhuǎn)換元件則將敏感元件的信號轉(zhuǎn)換成電信號或者其他形式的信號輸出。5、基于外光電效應(yīng)的光電元件是光電管。光電管是一種基于光電效應(yīng)的元件，它可以將光信號轉(zhuǎn)換成電信號輸出。6、為提高電橋的靈敏度，可采取的方法是適當(dāng)提高電橋的電源電壓。提高電源電壓可以增強電橋的信號輸出，從而提高靈敏度。7、一階傳感器輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的10%到90%所需的時間是上升時間。上升時間是指傳感器輸出信號從0到最大值所需的時間。8、利用霍爾片，我們可以測量磁場和載流子類型。霍爾片可以通過測量磁場的影響來確定載流子類型，從而實現(xiàn)測量。9、屬于傳感器動態(tài)特性指標(biāo)的是固有頻率。固有頻率是指傳感器自身振動的頻率，它是傳感器動態(tài)響應(yīng)的重要指標(biāo)。10、影響金屬導(dǎo)電材料應(yīng)變靈敏度系數(shù)K的主要因素是導(dǎo)電材料幾何尺寸的變化。導(dǎo)電材料的幾何尺寸變化會影響導(dǎo)電材料的電阻率，從而影響應(yīng)變靈敏度系數(shù)K的大小。11、電阻應(yīng)變片的線路溫度補償方法有補償塊粘貼補償應(yīng)變片電橋補償法。這種方法通過在電路中加入補償塊或者粘貼補償應(yīng)變片來實現(xiàn)溫度補償。12、如將變面積型電容式傳感器接成差動形式，其靈敏度將保持不變。差動形式可以減小傳感器的干擾信號，但不會影響靈敏度。13、當(dāng)變間隙式電容傳感器兩極板間的初始距離d增加時，將引起傳感器的靈敏度減小。變間隙式電容傳感器的靈敏度與兩極板間的距離有關(guān)，距離增加會導(dǎo)致靈敏度減小。14、電容式傳感器中輸入量與輸出量的關(guān)系為線性的有變面積型電容傳感器和變介質(zhì)型電容傳感器。這兩種傳感器的輸入量與輸出量之間存在線性關(guān)系。15、交流電橋的平衡條件為橋路兩側(cè)的電勢差相等。只有當(dāng)橋路兩側(cè)的電勢差相等時，電橋才能達(dá)到平衡狀態(tài)。1.在溫度為50°C的情況下，熱電勢大小為（B）46mV，選項A、C、D分別為60、56、66mV。2.已知在某特定條件下，材料A與鉑配對的熱電勢為13.967mV，材料B與鉑配對的熱電勢為8.345mV，則在此特定條件下，材料A與材料B配對后的熱電勢為（A）5.622mV，選項B、C、D分別為6.622、7.622、8.622mV。3.電阻應(yīng)變片的線路溫度補償方法有差動電橋補償法、補償塊粘貼補償應(yīng)變片電橋補償法和恒流源溫度補償電路法。4.當(dāng)變間隙式電容傳感器兩極板間的初始距離d增加時，將引起傳感器的靈敏度減小和非線性誤差減小，選項A和C不正確。5.在光線作用下，半導(dǎo)體的電導(dǎo)率增加的現(xiàn)象屬于內(nèi)光電效應(yīng)和光導(dǎo)效應(yīng)，選項A和C不正確。6.利用物質(zhì)的光電效應(yīng)制成的傳感器稱為光電傳感器。7.將力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓、電流等電信號形式的傳感器稱為力敏傳感器。8.磁敏傳感器中將被測物理量轉(zhuǎn)換為電勢的霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)原理。9.超聲波傳感器的聲波頻率高于20kHz。10.熱電偶在溫度測量中應(yīng)用非常廣泛，其工作原理是熱電效應(yīng)。11.能夠測量大氣濕度的傳感器稱為濕度傳感器。12.為了檢測我們生活環(huán)境周圍的有害的氣體的濃度，常采用氣敏傳感器。13.以下屬于無源型傳感器是電阻式傳感器，選項A、B、C不正確。14.光電傳感器的基本原理是物質(zhì)的光電效應(yīng)。15.傳感器的輸出對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)稱為傳感器的動態(tài)響應(yīng)，選項B、C、D不正確。16.壓磁式傳感器的原理是利用鐵磁材料的壓磁效應(yīng)，選項A、C、D不正確。7.超聲波在不同介質(zhì)中傳播時會發(fā)生衰減，其中衰減最大的是空氣（C）。8.可以實現(xiàn)非接觸測量的溫度傳感器是比色高溫計（D）。9.電阻式濕度傳感器最適合測量大氣的濕度（B）。10.用來測量一氧化碳、二氧化硫等氣體的固體電介質(zhì)屬于氣敏傳感器（D）。17.差動變壓器的零點殘余電壓過大會使其靈敏度下降（C）。4.電容式傳感器測量電路不包括放大器（B）。5.光敏電阻的工作原理基于內(nèi)光電效應(yīng)（D）。6.微應(yīng)變式傳感器的基本效應(yīng)是壓阻效應(yīng)（C）。7.通常能夠產(chǎn)生壓磁效應(yīng)的物質(zhì)是鐵磁材料（C）。8.超聲波傳感器主要性能指標(biāo)不包括工作壓力（A）。9.利用半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性制成的測溫元件是熱敏電阻（B）。11.SnO和ZnO半導(dǎo)體材料常用于氣敏傳感器（A）。18.光敏二極管在光照射時產(chǎn)生的電流稱為光電流（C）。7.固體受到作用力后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)（B）。8.當(dāng)超聲波從液體垂直入射到氣體時，反射系數(shù)接近1，此時超聲波會幾乎全部反射（D）。11.可燃?xì)怏w報警電路中，主要采用氣敏傳感器（C）。19.電渦流傳感器常用的材料為金屬（D）。4.傳感器動態(tài)特性的特性之一是瞬態(tài)響應(yīng)（A）。7.光生伏打效應(yīng)制成的光電器件是光電池（B）。10.利用霍爾效應(yīng)制成的傳感器是霍爾傳感器（C）。表現(xiàn)出的是傳感器的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和靈敏度等性能。在某些應(yīng)用場合下，只需研究傳感器的靜態(tài)特性即可滿足常規(guī)的需要。比如在工業(yè)自動化控制中，通常只需要測量物理量的平均值或穩(wěn)態(tài)值，而不需要考慮瞬態(tài)響應(yīng)。因此，只研究傳感器的靜態(tài)特性即可滿足這些應(yīng)用需求。但在其他應(yīng)用場合下，如測量震動、沖擊等動態(tài)信號時，則需要研究傳感器的動態(tài)特性。可能導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確。在串聯(lián)方式中，兩個熱電偶的電動勢相加，需要通過計算得到平均溫度。該方法的優(yōu)點是可以發(fā)現(xiàn)熱電偶損壞，缺點是計算復(fù)雜，需要額外的計算器或計算程序，而且誤差可能會積累導(dǎo)致精度降低。光電效應(yīng)是指物體吸收光子后所產(chǎn)生的電效應(yīng)的現(xiàn)象。(1分)光電器件即利用光電效應(yīng)原理工作的轉(zhuǎn)換器件。(1分)333.熱電偶三線制測溫時，通過設(shè)計電橋?qū)崿F(xiàn)消除連接導(dǎo)線電阻r帶來的測溫誤差。(1分)當(dāng)電橋平衡時，可以消除連接導(dǎo)線電阻r的影響。(1分)為了消除r的影響，必須設(shè)計對稱電橋，并確保在平衡狀態(tài)下。(1分)336.串聯(lián)方式中，通過伏特表得到的電動勢為環(huán)路中2個熱電偶的總熱電動勢，需要進(jìn)行算術(shù)平均并查表得到兩點的平均溫度。(1分)該方法的優(yōu)點是可以立即發(fā)現(xiàn)其中一個熱電偶損壞，同時可以獲得較大的熱電動勢并提高靈敏度。(1分)但缺點是過程較復(fù)雜，時效性低，易引入誤差，精度不高。(1分)339.光電效應(yīng)是指物體吸收光子后所產(chǎn)生的電效應(yīng)的現(xiàn)象，而光電器件即利用光電效應(yīng)原理工作的轉(zhuǎn)換器件。(1分)340.外光電效應(yīng)器件的工作基礎(chǔ)是外光電效應(yīng)，即在光線作用下電子逸出物體表面的現(xiàn)象。(1分)其中的光電器件主要有光電管和光電倍增管。(1分)內(nèi)光電效應(yīng)器件的工作基礎(chǔ)是內(nèi)光電效應(yīng)，即在光線作用下物體的導(dǎo)電性能發(fā)生變化或產(chǎn)生光生電動勢的現(xiàn)象。(1分)其中的光電器件主要有光敏電阻、光電池、光敏二極管和光敏晶體管。(1分)341.光電式傳感器利用光電器件把光信號轉(zhuǎn)換成電信號的裝置。(1分)其基本工作原理是基于光電效應(yīng)的現(xiàn)象，即因光照引起物體的電學(xué)特性而改變的現(xiàn)象。(1分)極管的光被反射回來，被光敏三極管接收，呈現(xiàn)低阻抗，處于導(dǎo)通狀態(tài)。(3分)通過這種方式，掃描筆可以讀取條形碼上的信息，實現(xiàn)商品信息的快速獲取。(2分)傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，敏感元件能夠完成預(yù)變換作用，轉(zhuǎn)換元件能夠?qū)⒏杏X到的被測非電量參數(shù)轉(zhuǎn)換為電量。(2分)溫度傳感器是一種常見的傳感器，具有體積小、響應(yīng)快、靈敏度高等特點，集成溫度傳感器具有體積小、反應(yīng)快、線性好、價格低等特點。(2分)當(dāng)傳感器達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)時，輸出變化量與引起此變化的輸入變化量之比即為傳感器的靈敏度。(1分)電渦流傳感器可以通過測量金屬電阻率、磁導(dǎo)率等參數(shù)的變化來實現(xiàn)探傷的目的。(2分)當(dāng)電渦流傳感器與被測體距離不變時，如有裂紋出現(xiàn)，將會引起金屬的電阻率、磁導(dǎo)率的變化，在裂紋處也可以說有位移的變化。(2分)這些綜合參數(shù)的變化將會引起傳感器參數(shù)的變化，通過測量傳感器參數(shù)的變化即可達(dá)到探傷的目的。(1分)光纖的主要參數(shù)包括數(shù)值孔徑、光纖模式和傳播損耗。(2分)數(shù)值孔徑反映光纖接受光量的多少，是標(biāo)志光纖接受性能的重要參數(shù)。(1分)光纖模式是光波沿光纖傳播的途徑和方式。(1分)傳播損耗是由光纖纖芯材料的吸收、散射以及光纖彎曲處的輻射損耗造成的。(2分)霍爾電勢是在一塊半導(dǎo)體薄片置于磁場中時產(chǎn)生的電勢，其產(chǎn)生原理是當(dāng)有電流流過時，電子受到洛侖茲力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在半導(dǎo)體的后端面上電子有所積累，而前端面缺少電子，因此后端面帶負(fù)電，前端面帶正電，在前后端面形成電場，該電場產(chǎn)生的力阻止電子繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，當(dāng)兩力相平衡時，電子積累也平衡，這時在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電場，相應(yīng)的電勢稱為霍爾電勢。(3分)極管發(fā)出的光纖被反射到光敏三極管的基極，從而產(chǎn)生電流導(dǎo)通。整個條形碼被掃描后，光敏三極管將條形碼轉(zhuǎn)換成電脈沖信號。該信號經(jīng)過放大和整形后，形成寬窄與條形碼線的寬窄及間隔相對應(yīng)的脈沖列。計算機(jī)處理脈沖列以完成對條形碼的識讀。常用的溫度傳感器包括熱電偶、熱敏電阻和集成溫度傳感器等。它們的相同點是都是用于測量溫度，不同點在于工作原理和主要特點。熱電偶依據(jù)的是熱電效應(yīng)，具有種類多、結(jié)構(gòu)簡單、感溫部小、廣泛用于高溫測量的特點。熱敏電阻利用的是半導(dǎo)體電阻隨溫度變化的特性，具有種類多、精度高、感溫部較大、實用價值高的特點。集成溫度傳感器是利用感溫PN的電壓電流特性與溫度的關(guān)系，具有精度高、響應(yīng)快、易于集成和微型化等優(yōu)點。冷端溫度補償接線圖中，圖中依據(jù)了熱電偶的中間導(dǎo)體定律和中間溫度定律，分別指出只要接入的第三導(dǎo)體兩端溫度相同，則對回路的總的熱電動勢沒有影響，熱電偶的熱電勢僅取決于熱電偶的材料和兩個結(jié)點的溫度，而與溫度沿?zé)犭姌O的分布以及熱電極的參數(shù)和形狀無關(guān)。將冷端至于冰水槽的主要原因是為了保持冷端溫度穩(wěn)定，以便減小溫度測量誤差。對補償導(dǎo)線的要求包括：不同型號的熱電偶所配用的補償導(dǎo)線不同，連接補償導(dǎo)線時要注意區(qū)分正負(fù)極，使其分別與熱電偶的正負(fù)極一一對應(yīng)，補償導(dǎo)線連接端的工作溫度不能超出0~100℃，否則會給測量帶來誤差。對于一臺精度等級為0.5級、量程范圍600~1200℃的溫度傳感器，最大允許絕對誤差為3℃。如果檢驗時某點的最大絕對誤差為4℃，則此傳感器不合格。366、已知某溫度計測量范圍為0~200℃，最大誤差為4℃。求滿度誤差并根據(jù)精度等級標(biāo)準(zhǔn)判斷精度等級。解：滿度范圍為200-0=200，由公式A=ΔA/YFS*100%可得A=4/200*100%=2%。根據(jù)精度等級標(biāo)準(zhǔn)，該溫度計精度特級為2.5級。367、檢定一臺1.5級刻度為0~100Pa的壓力傳感器，發(fā)現(xiàn)50Pa處誤差最大為1.4Pa。問該壓力傳感器是否合格？解：根據(jù)精度定義表達(dá)式A=ΔA/AyFS*100%，可得A=1.5%，YFS=100，所以ΔA=A*YFS=1.5。因為1.4<1.5，所以該壓力傳感器合格。374、采用四片相同的金屬絲應(yīng)變片（K=2），將其貼在實心圓柱形測力彈性元件上。力F=1000kg，圓柱斷面半徑r=1cm，楊氏模量E=2×10^7N/cm，泊松比μ=0.3。求（1）應(yīng)變片在圓柱上的貼粘位置及相應(yīng)測量橋路原理圖；（2）各應(yīng)變片的應(yīng)變ε=？電阻相對變化量ΔR/R=？解：（1）按題意采用四個相同應(yīng)變片測力彈性元件，貼的位置如圖374（a）所示。R1、R3沿軸向F受力下產(chǎn)生正應(yīng)變ε1>，ε3>；R2、R4沿圓周方向貼則產(chǎn)生負(fù)應(yīng)變ε2<，ε4<。四個應(yīng)變電阻接入橋路位置如圖374（b）所示。從而組成全橋測量電路可以提高輸出電度。（2）ε1=ε3=σ/E=F/(SE)=1000×9.8/(2×3.14×1×2×10^7)=1.56×10^-4=156με，ε2=ε4=-μF/SE=-0.3×1.56×10^-4=-0.47×10^-4=-47με，ΔR1/R1=ΔR3/R3=k1ε=2×1.56×10^-4=3.12×10^-4，ΔR2/R2=ΔR4/R4=-k2ε=-2×0.47×10^-4=-0.94×10^-4。376、采用四個性能完全相同的電阻應(yīng)變片（靈敏度系數(shù)為K），將其貼在薄壁圓筒式壓力傳感元件外表圓周方向，彈性元件周圍方向應(yīng)變?yōu)?2-μ)dP/(2(D-d)Eμ)，其中d為筒內(nèi)徑，D為筒外徑，E為楊氏模量，μ為泊松比，P為待測壓力。要求該壓力傳感器有溫度補償作用，且橋路輸出電壓靈敏度最高。試畫出應(yīng)變片粘貼位置和相應(yīng)橋路原理圖輸出電壓表達(dá)式。按題意要求，在等邊全橋電路中，四片相同的應(yīng)變片應(yīng)該貼在圓周方向上。當(dāng)四片應(yīng)變片都受到應(yīng)變時，橋路輸出信號為零。因此，在設(shè)計橋路電路時，需要具備補償環(huán)境溫度變化的功能，并且橋路輸出電壓需要足夠大。為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，可以采用參比測量方式，即將兩片R1和R3貼在有應(yīng)變的圓筒壁上做為敏感元件，而另外兩片R2和R4則貼在不感受應(yīng)變的圓筒外壁上作為補溫元件，如圖（a）所示。然后將四個應(yīng)變片電阻接入圖（b）橋臂位置上。此時，在被測壓力變化時，R1和R3隨著筒壁感受到正應(yīng)變量ε1>0和ε3>0，并且ε1=ε3；而R2和R4所處的位置在筒壁不產(chǎn)生應(yīng)變，因此ε2=ε4=0。橋路電壓U只與敏感元件R1和R3有關(guān)，因此將R1和R3放在橋壁上可以獲得較高的電壓靈敏度。根據(jù)公式，輸出信號電壓U為k(ε1+ε3)UK1ΔR/ΔRK(2-μ)dU=(+)(ε1+ε3