传感器原理例题及思考题.ppt

∵ ΔR/R=Kε ∴ K=1/(100×0.005)=2 将两个应变片接入电桥时的两种情况： （1）接入相邻桥臂，电桥输出为零； （2）接入相对桥臂，电桥输出为： U0= ΔRU/2R=0.005(V) 作业： 1、在材料为钢的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆周方向各粘贴一片电阻为120Ω的金属电阻应变片，把这两应变片接入差动电桥，已知钢的泊松比μ=0.285，应变片的灵敏系数K=2，电桥电源电压U=6V，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R1的电阻变化值ΔR1=0.48Ω，试求电桥的输出电压。 解1： ε1= (ΔR1/R)/K=(0.48/120)/2=0.002 ε2 = -μ ε1 =-0.285× 0.002=-0.00057 U=UiK(ε1 - ε2)/4=7.7(mv) 解2: ε1= ε+ εt ; ε4= ε+ εt ; ε2= - με+ εt ; ε3= - με+ εt ; (b): U0=UK(ε+ εt )/4 (c): U0=UK(ε1+ ε4 )/4 =UK(ε+ εt )/2 (d): U0=UK(ε1 -ε2 -ε3 + ε4 )/4 = UK[(ε+ εt )-(- με+ εt )- (- με+ εt )+ (ε+ εt )]/4 = UK(1+ μ)ε/2 (e): U0=UK(ε1 -ε2 +ε3 - ε4 )/4 = UK[(ε+ εt )-(- με+ εt )+ (- με+ εt )-(ε+ εt )]/4 =0 解3: (1) σ=400×106/K=200×106 (N/m2) ε= σ/E=200 ×106 / 200 ×109= 10-3 ΔR=R·K· ε=0.24(Ω) (2) (ΔR/R)t=α· Δt+K(β1- β2) Δt =20×10-6 ×20+2×(12×10-6 -16×10-6) ×20 =2.4 ×10-4 ∴ΔR=120 ×2.4 ×10-4 =2.88 × 10-2 (Ω) 2、 如图a所示，拉伸试件上粘贴4枚相同的应变片，图b、c、d、e是四种可能的接桥方法，其中R是固定电阻，试求图b、c、d、e四种接法的电桥输出电压。计算时考虑温度误差并设四枚应变片的阻值R1=R2=R3=R4=R，哪些接法可消除温度误差？ 1 R 1 R (b) (c) R R R 4 2 3 1 2 1 2 1 4 (d) (e) (a) 3 4 4 3 3、 一电阻应变片R=120Ω，K=2，粘贴在某钢质弹性元件上，已知电阻应变丝的材料为钢镍合金，其电阻温度系数为20×10-6/oC，线膨胀温度系数为16×10-6/oC，钢的弹性极限为400MN/m2，弹性模量为200GN/m2，线膨胀温度系数为12× 10-6/oC，试求此应变片在下述两种情况下的电阻变化： （1）当应力变化等于弹性应力范围的1/K时； （2）当温度变化20oC时。 1、