第4章 电阻式传感器 -习题参考答案.pdfVIP

《传感器技术与应用》教材习题答案

第4章电阻式传感器习题参考答案

1.分析总结应变效应和压阻效应的异同点。

答案样例：

（1）相同点：

指导体、半导体材料在力的作用下产生应变，材料的电阻值发生变化的现象。

（2）差异点：

①电阻应变效应是指导体受到应力作用，发生应变导致电阻率发生变化，从而导致导

体阻值发生变化。

②半导体材料受到应力作用时，改变了材料的晶格结构，使内部电子运动受到阻碍，

迁移率发生改变，从而导致电阻率发生变化的现象。

2.简述丝式、箔式、薄膜式3种金属电阻应变片的特点。

答案样例：

①金属电阻丝被制作成栅状，粘贴在绝缘基片上。金属栅线的直径通常为0.015mm~

0.05mm。成本较低，测量精度较低。

②金属箔的厚度通常为0.003mm~0.01mm。金属箔式电阻应变片具有尺寸准确，线

条均匀，散热性能好，允许工作电流大，承受应变能力强，方便批量生产等优点，应用广泛。

③厚度小于0.1μm的金属薄膜敏感栅。具有灵敏系数高，允许工作电流大，工作温度

范围宽等优点。但是温度稳定性略差。

3.将一片电阻应变片接入图4-7所示直流单臂电桥的R桥臂，受压力，其他三个桥臂

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电阻均为恒定值，绘制电路原理图，列写输出电压求解式。

答：

RR

UoU1=−3

R+R−RR+R

1234

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4.将两片电阻应变片接入图4-8所示直流双臂电桥的R、R桥臂，均受压力，其他两

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个桥臂电阻均为恒定值，绘制电路原理图，列写输出电压求解式，并分析此种接法是否合理？

如何解决？

答：

R−RR−R

Uo=U1−3

R+R−RR−R+R

1234

根据输出电压求解式分析可知：此种解法，两个电阻应变片的阻值变化实际上进行了抵

消，输出电压无法有效反映出压力的变化，属于无效电路接法。

有效接法可以将R电阻应变片改为受拉力作用；或者将R电阻应变片改为受拉力作

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用；或者将R电阻应变片改为受拉力作用后与R桥臂固定电阻调换位置；或者将R电阻

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应变片改为受拉力作用后与与R桥臂固定电阻调换位置。

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5.简述直流单臂电桥、双臂电桥、全桥电路特性差别。

答案样例：

①三种结构的直流电桥接入的电阻应变片数量不同，分别为1个、2个、4个。

②三种结构的直流电桥测量灵敏度逐个提高。

1R1

直流单臂电桥：UUKU

ol

4R4