电阻应变片例题与练习题

电阻应变片传感器例题与习题例题：

例2-3 采用阻值为120Ω灵敏度系数K =2.0的金属电阻应变片和阻值为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V ，并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为1和1 000时，试求单臂、双臂和全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。

解：单臂时40U

K U ε=，所以应变为1时660102410244--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ，应变为1000时应为330102410244--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ；双臂时2

0U

K U ε=，所以应变为1时

6

6

01042

10242--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ，应变为1000时应为

33

010*******--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ；全桥时U K U ε=0，所以应变为1时

60108-⨯=U /V ，应变为1000时应为30108-⨯=U /V 。从上面的计算可知：单臂时灵敏

度最低，双臂时为其两倍，全桥时最高，为单臂的四倍。

例2-4 采用阻值R =120Ω灵敏度系数K =2.0的金属电阻应变片与阻值R =120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为10V 。当应变片应变为1000时，若要使输出电压大于10mV ，则可采用何种工作方式（设输出阻抗为无穷大）？

解：由于不知是何种工作方式，可设为n ，故可得：

得n 要小于2，故应采用全桥工作方式。 例

2-5

解：（1）沿纵向粘贴时： 由112

10t

E

0.49E

210N /m σ

σεεμε=⋅⇒=

=

=⨯，

6R

R

R K K 20.490.9810R

εε-∆∆=⇒=⋅=⨯=⨯

（2）沿圆周向粘贴时：

66R

0.30.49100.14710R

με--∆=-=-⨯⨯=-⨯

例2-6

解：

按题意要求圆周方向贴四片相同应变片，如果组成等臂全桥电路，当四片全感受应变 时，桥路输出信号为零。故在此种情况下，要求有补偿环境温度变化的功能，同时桥路输出电压还要足够大，应采取两片31R R 、贴在有应变的圆筒壁上做敏感元件，而另两片4

2R R 、

贴在不感受应变的圆筒外壁上作为温补元件，如图（a ）所示。然后再将四个应变电阻接入图（b ）桥臂位置上。此时被测压力变化时，31R R 、随筒壁感受正应变量0031>>εε、。并且31εε=；42R R 、所处位置筒壁不产生应变，故042==εε。桥路输出电压Uo 只与敏感元件31R R 、有关，故把 31R R 、放在对桥臂上，可获得较高的电压灵敏度。则输出信号电压0U 为

pU E

d D K

pU E d D K U K U R R R R U )()

2(4)(2)2(24)()(413133110--=--⋅=+=⋅∆+∆=

μμεε

另一方面42R R 、放于桥臂上与31R R 、组成的全桥测量电路，当环境温度变化时产生的电阻变化量均相同，故对环境温度变化有补偿作用，使

0414********=⋅⎥⎦

⎤

∆-∆+∆⎢

⎣⎡-∆=

∆U R t R R t R R t R R t R U t 例2-7

解：① 应变片组成半桥电路：

112o 11

4322(R R )R E R 21.2U E [

]0.01V (R R )R R (R R )2R 2120+∆∆Ω

=⋅+=⋅=⋅=+∆+++∆Ω

② E

K 12

=

= ③ R3、R4可以进行温度补偿。

练习题：

三、简答与计算题

2-2 如图所示为一直流电桥，供电电源电动势E=3V，R3=R4=100Ω，R1和R2为同型号的电阻应变片，其电阻均为50Ω，灵敏度系数K=2.0。两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面

的正反两面。设等强度梁在受力后产生的应变为5 000

，试求此时电桥输出端电压U0。

R1

Ｅ

Ｕ０R2

R3

R4

R1

R2

Ｆ

图2-2

2-5比较各种电桥电路的灵敏度。

答案：

一、

1、B

2、C

3、D

4、C

5、A

6、A

7、B

8、C

9、B 10、C 11、B 12、D 13、B 14、A 15、D 16、C 17、A 18、D 19、C 20、A 21、C 22、A 23、B 二、

1、电阻值变化量

2、电阻温度系数；试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数

3、相邻两臂电阻的比值相等

4、正比

5、工作应变片；补偿块；不承受应变

6、压阻；大

7、非线性误差；提高灵敏度

8、电阻应变片；电阻－应变效应

9、电阻变化量；电量 10、非线性误差；温度补偿 11、弹性元件 12、电阻丝 13、力 14、应变；压阻 15、线路补偿法；应变片自补偿法 16、光刻腐蚀 17、0.1μm 18、信号调节电路 19、有机压电材料 20、横向

21、应变；电阻；电阻应变敏感元件；感知应变；电阻应变敏感元件；将应变转换为电阻变化 22、环境温度；电阻温度系数；试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数 23、直流电桥；交流电桥 24、提高桥臂比；半桥差动；全桥差动 三、

2-2此电桥为输出对称电桥，故152

1053223

0=⨯⨯⨯==-U K U ε/mV