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吴梦波’晓皮年现代传感器技术三2008-2009学年冬学期月弓赵恋浙江大学电气工程学院二,电阻应变式传感器
(二)习题2-L一试件受力后的应变为数丝绕应变计的灵敏系数为2,初始阻值120凶,温度系X1,线膨胀系数为;试件的线膨胀系数为匚三1o试求温度上升20C时,应变计输出的相对误差答:2-
2.在悬臂梁的上下方各贴一片电阻为120Q的金属应变片4和R”若应变片的灵敏系数2,电源电压2V,当悬臂梁顶端受到向下的力尸时,电阻北和尼的变化值二△尼二
0.48,试求电桥的输出电压.答解析参见P2324,关于电阻应变计的测量电路理解电桥的测量原理和计算方法2-
3.4V,图为始终流应变电桥,图中
①E为金属应变片,其余为外接电阻,当目的增量为三1时,电桥输出电压.E2可,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,电桥输出电压E3题
②中,假如及®的感受应变的极性相反,且201O2,电桥输出电压答
①或者更精确地或者=
0.02V解析参见P23~27,关于电阻应变计的测量电路理解电桥的测量原理和计算方法2-
4.图3-6为等强度梁测力系统,可为电阻应变片,应变片灵敏度系数2・05,未受应变时,U=120Q,当试件受力尸时,应变片承受平均应变£=800u,试求.1应变片的电阻变化量勾和电阻相对变化量占2将电阻应变片反置于单臂测量电桥,电桥电流电压为直流3V,求电桥输出电压及电桥非线性误差
③若要减小非线性误差,应实行何种措施?分析其电桥输出电压及非线性误差的大小答:
①---------1=
2.05X800X10-6=l.64X10[xlI XI[x]-1=11X u=
1.64X103X120Q=
0.1968Q
②电桥输出电压非线性误差EMBED Equation.DSMT
40.00082
③若要减小非线性误差,可采纳差动电桥在试件上安装两个工作应变片,一个受拉应变,个受压应变,接入电桥相邻桥臂,称为半桥差动电路,如下图所示,则其输出电压为由上式可知,及回呈线性关系,无非线性误差,而且2,比单臂提高了一倍.另有采纳高桥臂比的恒电源电路,恒流源补偿电路等方法,详细见请自行对这三种方法进行比较解析参见课本P41关于应变片的工作原理,P53关于电阻应变片的测量电路,理解电桥的测量原理及计算方法2-
5.利用悬臂梁结构可以构成称重传感器试就在悬臂梁的上下方各贴一片金属应变片组成差动半桥和各贴二片金属应变片组成差动全桥时的应变电阻片的布贴方式,电桥连接方法和相应的输出电压大小做出说明,并说明其差动和温度补偿的原理答A差动半桥在试件上安装两个工作应变片“和尼,一个受拉应变,一个受压应变,接入相邻臂;兄和后横向放置,且及品尼距离小,用来温度补偿,布贴方式如下左图示将应变计按下右图连接,形成差动半桥假设.,在差动状况下,且符号相反,则故半桥在差动工作时,输出比单臂时提高了2倍现温度变化因,由于温度的影响电阻R\,色风“相应地变化了叵1,凶,区和臼,则其中口1,2,3,4为由于应力引起的阻值变化,由于A和兆,尼和用是相同的电阻,且距离近,认为所受温度的影响相同,可以认为凶=凶,凶=回,所以由上式可以看出达到了,输出电压及温度无关,温度补偿的目的B差动全桥布贴方式,电桥连接方法如下图所示输出电压为。