思考與練習

一、填空題

2-1 金屬電阻應變片的工作原理是基于金屬絲受力后產生機械變形的______。

2-2 已知試件受拉后的軸向應變為1000με，則該試件的軸向相對伸長量為______%。

2-3 一圓柱彈性元件受拉后的軸向應變為0.0018，表示成微應變則為______。

2-4 已知某應變片在輸入應變為5000με時電阻變化為1%，則其靈敏系數等于______。

2-5 當橋臂比n＝______時，直流電橋的電壓靈敏度最高。

2-6 應變直流電橋測量電路中，全橋靈敏度是單臂電橋靈敏度的______倍。

2-7 應變直流全橋電路中，相鄰橋臂的應變片的應變極性應______（選一致或相反）。

2-8 將電阻應變片貼在______上可以構成測力、位移、加速度等參數的傳感器。

2-9 若電阻應變片的輸入信號為正弦波，則以該應變片為工作臂的交流電橋的輸出是______。

二、簡答題

2-10 什么是橫向效應？為什么箔式應變片的橫向效應比絲式應變片??？

2-11 用應變片測量時，為什么必須采取溫度補償措施？

2-12 簡述電阻應變片產生溫度誤差的原因及其補償方法。

2-13 應變片的選擇主要應考慮哪些因素？

2-14 試述單臂應變電橋產生非線性的原因及減小非線性誤差的措施。

2-15 如何用電阻應變片構成應變式加速度傳感器？

2-16 電阻應變儀的主要組成部分及其功能是什么？

2-17 如何用電阻應變片組成壓力測量傳感器？

2-18 簡述壓磁式測力傳感器的工作原理。

2-19 力矩測量一般可分為哪幾種方法？簡述其測量原理。

三、計算題

2-20 一個試件受力后的應變為1000με，應變片的靈敏系數為2，電阻值為120Ω，敏感柵溫度系數為-50×10-6/℃，線膨脹系數為14×10-6/℃；試件的線膨脹系數為12×10-6/℃。求溫度升高20℃時，應變片輸出的相對誤差。

2-21 用應變片構成測力傳感器，對圖2.33中（a）、（b）兩種情況，試問：

（1）在圖（a）、（b）兩種情況下，應分別將應變片接在電橋哪兩個臂上？

（2）在圖（a）、（b）兩種情況下，應分別采用什么措施來抵消溫度變化引起的電阻值變化？

2-22 為了測量圖2.34所示的懸臂梁的應變，把一個電阻R＝120Ω、K＝2.05的應變片粘貼在梁上，并接入圖示的直流電橋中，電橋電源電壓為6V，試求：

（1）如果輸入應變為1000μm/m，計算電橋輸出電壓是多少？

（2）如果要求利用電橋電路來進行溫度誤差的補償，試提出溫度補償方案，畫出應變片的粘貼示意圖和電路圖，并寫出電橋輸出電壓表達式。

2-23 對于一臺用等強度梁作為彈性元件的電子秤，已知梁有效長l＝150mm，固支處寬b0＝18mm，厚h＝5mm，彈性模量E＝2×105N/mm2，貼上4片等阻值、K＝2的電阻應變片，并接入四臂差動直流電橋構成稱重傳感器。試問：

（1）懸臂量上如何布片？又如何連接橋臂？為什么？

（2）若電橋供電電壓為3V，稱重1kg時輸出電壓為多少？

2-24 一圓筒形力傳感器的鋼質性筒截面面積為19.6cm2，彈性模量E＝2×1011N/m2，μ＝0.3；在圓筒表面粘貼4片阻值為120Ω、K＝2的應變片。

（1）請正確標出4片應變片在圓柱形彈性元件上的位置，繪出相應的直流電橋測量電路，標明應變片的序號，并說明方案的理由。

（2）若電橋供電電壓為3V，加載后測得輸出電壓為Uo＝2.6mV，求載荷大小為多少？

（3）此時，彈性件貼片處的縱向應變和橫向應變各為多少？