傳感器技術及應用試題(四)

1、?1說明電阻應變片的組成、規(guī)格及分類；電阻應變片的結構和分類；結構：電阻應變片由敏感柵、基片、覆蓋層和引線等部；應變片的分類；金屬應變片和半導體應變片；金屬應變片分：絲式、箔式；?2什么叫應變效應？利用應變效應解釋金屬電阻應；答：在外力作用下，導體或半導體材料產(chǎn)生機械變形，；應變材料為金屬或合金時，在彈性極限內(nèi)K為常數(shù)；轉(zhuǎn)換成與之成正比關系的電阻相對變化? 1說明電阻應變片的組成、規(guī)格及分類。電阻應變片的結構和分類結構：電阻應變片由敏感柵、基片、覆蓋層和引線等部分組成。其中，敏感柵是應變片的核心部分，它是用直徑約為0.025mm的具有高電阻率的電阻絲制成的，為了獲得高的電阻值，電阻絲排列成柵網(wǎng)

2、狀，故稱為敏感柵。應變片的分類金屬應變片和半導體應變片金屬應變片分：絲式、箔式? 2什么叫應變效應？利用應變效應解釋金屬電阻應變片工作原理。答：在外力作用下，導體或半導體材料產(chǎn)生機械變形，從而引起材料電阻值發(fā)生相應變化的現(xiàn)象，稱為應變效應。其表達式為dR?K?，式中K為材料的應變靈敏系數(shù)，當R應變材料為金屬或合金時，在彈性極限內(nèi)K為常數(shù)。金屬電阻應變片的電阻相對變化量dR與金屬材料的軸向應變?成正比，因此，利用電阻應變片，可以將被測物體的應變?R轉(zhuǎn)換成與之成正比關系的電阻相對變化量，這就是金屬電阻應變片的工作原理。? 3電阻絲的應變靈敏系數(shù)Ks與應變片的靈敏系數(shù)K有何異同？? 4什么叫橫向效應

3、？應變片敏感柵的結構形式與橫向效應有何關系？答：橫向效應，是指將直的電阻絲繞成敏感柵后，雖然長度不變，應變狀態(tài)相同，但由于應變片敏感柵的電阻變化較小，因而其靈敏系數(shù)k較電阻絲的靈敏系數(shù)k0小的現(xiàn)象。? 5試述應變片溫度誤差的原因和補償方法。答：由于測量現(xiàn)場環(huán)境溫度偏離應變片標定溫度而給測量帶來的附加誤差，稱為應變片溫度誤差。產(chǎn)生應變片溫度誤差的主要原因有：由于電阻絲溫度系數(shù)的存在，當溫度改變時，應變片的標稱電阻值發(fā)生變化。當試件與與電阻絲材料的線膨脹系數(shù)不同時，由于溫度的變化而引起的附加變形，使應變片產(chǎn)生附加電阻。電阻應變片的溫度補償方法有線路補償法和應變片自補償法兩大類。電橋補償法是最常用且

4、效果較好的線路補償法，應變片自補償法是采用溫度自補償應變片或雙金屬線柵應變片來代替一般應變片，使之兼顧溫度補償作用。? 6擬在等截面的懸臂梁上粘貼四個完全相同的電阻應變片組成差動全橋電 路。試問：? （1）四個應變片應怎么粘貼在懸臂梁上？? （2）畫出相應的電橋電路圖。答：如題圖3-4所示等截面懸梁臂，在外力F作用下，懸梁臂產(chǎn)生變形，梁的上表面受到拉應變，而梁的下表面受壓應變。當選用四個完全相同的電阻應變片組成差動全橋電路，則應變片如題圖3-4所示粘貼。題圖3-4（a）等截面懸臂梁 （b）應變片粘貼方式 （c）測量電路電阻應變片所構成的差動全橋電路接線如圖3-4所示，R1、R4同，R2、R3、

5、所受應變方向相同，但與R1、R4所受應變方向相反。? 7電阻應變片的靈敏度K=2.0，沿縱向粘貼于直徑為0.05m的圓形鋼柱表面，鋼材的E=2.01011N/m2，=0.3。求鋼柱受10噸拉力作用時，應變片電阻的相對變化量。又若應變片沿鋼柱圓周方向粘貼，受同樣拉力作用時，應變片電阻的相對變化量為多少？答： 所8采用阻值為120，靈敏度系數(shù)K=2.0的金屬電阻應變片與阻值R=120的固定電阻組成電橋，橋路電壓為4V，并假定負載電阻無窮大。當應變片上的應變分別為1和1000時，試求單臂工作電橋、雙臂工作電橋以及全橋工作時的輸出電壓。并比較三種情況下的靈敏度。 答：(1)當=2時，R/R=K0=2x10-6單臂工作時，輸出電壓U0=R1R2 (R/R)U0 /(R1+R2)=4.8X10-4v雙臂工作時，輸出電壓U0=2R1R2 (R/R) U0/(R1+R2)= 9.6X10-4v全臂工作時，輸出電壓U0=4R1R2 (R/R) U0/(R1+R2)=19.2X10-4v單臂工作，雙臂工作，全臂工作時靈敏度的比值為1：2：4（2）當=1000時，R/R=K0=2x10-3單臂工作時，輸出電壓U0=R1R2 (R/R) U0/(R1+R2)=0.48v雙臂工作時，輸出電壓U0=2R1R2 (