第5章-电阻应变式传感器
电阻应变式传感器的工作原理
电阻应变式传感器的工作原理
电阻应变式传感器是一种常用的传感器，它可以将物体的应变转化为电阻的变化，从而实现对物体应变的测量。
其工作原理主要是利用电阻在受力作用下产生的应变效应，通过测量电阻值的变化来确定物体的应变情况。
首先，我们来了解一下电阻应变式传感器的基本结构。
它由电阻应变片、支撑件、固定件、连接线等部分组成。
其中，电阻应变片是传感器的核心部件，它通常由金属材料制成，具有一定的弹性。
当外力作用于物体表面时，电阻应变片会发生形变，从而导致其电阻值发生变化。
这种变化可以通过连接线传输到测量仪器中进行检测和分析。
其次，我们来看一下电阻应变式传感器的工作原理。
当外力作用于物体表面时，物体会产生应变，即单位长度内的形变量。
电阻应变片固定在物体表面上，随着物体的应变而产生相应的形变，从而使得电阻值发生变化。
这种变化可以通过连接线传输到测量仪器中，并经过放大、滤波等处理后，最终得到物体的应变情况。
在实际应用中，电阻应变式传感器通常被安装在需要测量应变的物体表面上。
当物体受到外力作用时，电阻应变片会产生相应的应变，从而使得电阻值发生变化。
通过测量仪器对电阻值的变化进行监测和分析，就可以得到物体的应变情况。
这种测量方法简单、灵敏，可以广泛应用于工程、科研等领域。
总的来说，电阻应变式传感器的工作原理是利用电阻在受力作用下产生的应变
效应，通过测量电阻值的变化来确定物体的应变情况。
它具有结构简单、测量精度高、响应速度快等优点，因此在工程、科研等领域得到了广泛的应用。
希望通过本文的介绍，能够让大家对电阻应变式传感器有更深入的了解。
电阻应变式传感器实验
③ 用实验仪音频振荡器输出频率为 5KHZ/2Vp-p激励电压，必须从LV插 口输出，作为交流电桥供桥电压。
④ 用示波器的“CH1”接相敏检波器的调制信号输入端“4”，“CH2”接相敏检波器的载波 信号输入端“5”，调整移相器，使其两信号的波形同相，若此时系统输出不为零，重新反 复调整w1,w2及移相器，以确保系统输出为零，且移相器的输出与相敏检波器的输入信号 同相。
R1 R2 R3 R4
R5
RX
R6
R7
RW1
RW2
C
2）差分放大器电路单元
差动放大器也是一个电路模块，它是由集成运算放大器组成的增益可调的 交直流放大器。可以接成同向、反相放大器，增益可达1～100倍。差动放大 器就其功能来说，是放大两个输入信号之差。由于它在电路和性能方面有着 许多的优点，因此成为集成运放的主要组成单元。此差动放大器模块主要由 运放OP-07组成，它的电路原理如图所示：
3、电阻应变式传感器的用途与特点
主要用于：能转化成形变的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速 度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。其主 要特点是：① 结构简单，使用方便，性能稳定、可靠；② 灵敏度高，频率
响应特性好，适合于静态、动态测量. ③ 环境适应性好，应用领域广泛。
⑤在应变传感器的托盘上放置一只砝码（20克），读取数显表数值，依次增加砝 码和读取相应的数显表值，直到160-200g砝码加完。记下实验结果填入表，关 闭电源。
⑥ 根据实验测量结果，计算出全桥灵敏度S，并作出V—X关系曲线。
重量 交流全桥 （克）
20 40 60 100 120 140 160 180 200
弹
应
性
变
电阻应变式传感器实验报告
电阻应变式传感器实验报告
实验目的：
1. 了解电阻应变式传感器的工作原理
2. 掌握使用电阻应变式传感器进行力的测量的方法
3. 学习利用电阻应变式传感器测量应变和转换为电信号的过程
实验器材：
1. 电阻应变式传感器
2. 力传感器
3. 电源
4. 模数转换器
5. 电压计
实验步骤：
1. 搭建实验电路，将电源与电阻应变式传感器、模数转换器和电压计连接起来。
2. 将电阻应变式传感器安装在测量目标上，如测量弹簧的伸缩变化。
3. 通过调整电源的电压，使电阻应变式传感器的输出电压适合模数转换器的输入范围。
4. 通过读取电压计上的电压数值，记录下电阻应变式传感器输出的电压。
5. 通过改变测量目标的力大小，观察电阻应变式传感器输出电压的变化。
实验结果：
1. 根据实验数据计算出电阻应变式传感器的灵敏度。
2. 绘制出电阻应变式传感器输出电压与力大小的关系曲线。
3. 根据曲线上的数据点，计算出力与电阻应变式传感器输出电压之间的线性关系。
实验分析：
1. 分析电阻应变式传感器的工作原理，解释实验结果。
2. 探讨电阻应变式传感器的优缺点，以及其在实际应用中的使用场景。
结论：
通过实验，我们成功地使用电阻应变式传感器进行了力的测量，并了解了电阻应变式传感器的工作原理和应用。
我们还计算了电阻应变式传感器的灵敏度，并绘制了力和电压之间的关系曲线。
实验结果表明，电阻应变式传感器在测量力方面具有较高的精度和稳定性，适用于各种应用领域。
电阻应变式传感器的工作原理
电阻应变式传感器的工作原理电阻应变式传感器是一种常用的传感器，它可以将被测物体的应变变化转化为电阻值的变化，从而实现对被测物体应变的测量。
其工作原理主要包括应变测量原理和电阻变化原理两个方面。
首先，我们来看看电阻应变式传感器的应变测量原理。
当外力作用于被测物体时，物体会产生应变，即单位长度或单位面积上的形变。
而电阻应变式传感器的测量原理就是利用被测物体在受力作用下产生的微小应变，使其表面上的电阻值发生相应的变化。
这种应变导致了电阻值的变化，进而实现了对应变的测量。
其次，电阻应变式传感器的电阻变化原理也是其工作原理的重要部分。
在电阻应变式传感器中，通常会使用一种特殊的材料制成弹性应变片，当被测物体产生应变时，这些应变片也会受到影响而发生微小的形变。
这种形变会导致应变片上的电阻值产生相应的变化，从而实现了对应变的测量。
总的来说，电阻应变式传感器的工作原理是利用被测物体在受力作用下产生的微小应变，使其表面上的电阻值发生相应的变化，从而实现了对应变的测量。
通过测量电阻值的变化，我们可以准确地了解被测物体所受到的应变情况，为工程实践和科学研究提供了重要的数据支持。
除此之外，电阻应变式传感器还具有灵敏度高、响应速度快、可靠性高等优点，因此在工业自动化控制、航空航天、汽车工业、建筑工程等领域得到了广泛的应用。
它不仅可以用于测量金属、非金属材料的应变，还可以用于测量温度、压力等物理量，因此在工程领域具有重要的地位和作用。
综上所述，电阻应变式传感器的工作原理是基于应变测量原理和电阻变化原理，通过对被测物体产生的微小应变和电阻值的变化进行测量，从而实现了对应变的准确测量。
它在工业领域有着广泛的应用前景，对于提高生产效率、保障产品质量具有重要的意义。
电阻式传感器
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金属应变片受轴向力作用时， 其灵敏系数为
K12d/12
R
半导体应变片的电阻率相对变化量与半导体敏感元件在 轴向所受的应变力有关，其关系为
dE
式中： π——半导体材料的压阻系数; σ——半导体材料的所受应变力; E——半导体材料的弹性模量;
对于不同的金属材料，K 略微不同，一般为2左右。而 对半导体材料而言，由于其感受到应变时，电阻率
会产生很大的变化，所以灵敏度比金属材料大几十 倍。
在材料力学中， =/l称为电阻丝的轴向应变，也称纵 向应变，是量纲为1的数。 通常很小，常用10-6表示之。 例如，当 为0.000001时，在工程中常表示为110-6或
U g Ig R g R 1 R 2 R 3 R 4 E R 1 g R [ 1 R R 1 4 R 2 R R 2 3 R 3 R 4 R 3 R 4 R 1 R 2 ]
当R1R4=R2R3时，Ig=0，Ug=0，即电桥处于平衡状态。 若电桥的负载电阻Rg为无穷大，则B、D两点可视为开 路，上式可以化简为
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4.焊接： 将引线和端 子用烙铁焊 接起来，注 意不要把端 子扯断。
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5.固定： 焊接后用胶布 将引线和被测 对象固定在一 起，防止损坏 引线和应变片。
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3、应变片的温度误差及补偿
1. 应变片的温度误差
由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误 差， 称为应变片的温度误差。 产生应变片温度误差的主要 因素有下述两个方面。
此方法简单易行，能在较大温度范围内进行补偿。缺点 是三个条件不易满足，尤其是条件③。在某些测试条件 下201，9/11温/3 度场梯度较大，R1和R2很难处于相同温度点。27
电阻应变式传感器的参数
9.零漂
零漂：
对于粘贴好的应变片，当温度恒定时，不承受应变时，其电
阻值随时间增加而变化的特性，称为应变片的零点漂移。
产生的原因：敏感栅通电后的温度效应；应变片的内应力逐渐
变化；粘结剂固化不充分等。
10.蠕变
蠕变：
如果在一定温度下，使应变片承受恒定的机械应变，其电阻
值随时间增加而变化的特性称为蠕变。一般蠕变的方向与原应
变量的方向相反。
产生的原因：由于胶层之间发生“滑动”，使力传到敏感栅的
应变量逐渐减少。
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5.应变极限
• 应变极限
–指在一定的温度下，指示 应变值与真实应变的相对 差值不超过规定值（一般
100%
90% 指示应变εi
1
为1 0 ％）时的最大真实应
变值.
εj 真实应变εg
6.最大工作电流
• 最大工作电流
–应变片不因电流产生的热量而影响测量精度所允许通过 的最大电流。 –静态测量时，最大工作电流为25 m A ；在动态测量时，
• 应变片电阻值
–没有安装也不受外力情况下，于室 温时测定的电阻值； –电阻值大，可承受的电压值大，但 提高电阻值会使敏感栅尺寸变大； –常见值：6 0 、1 2 0 、2 0 0 、35 0 、 5 0 0 、1 0 0 0 （Ω ），其中1 2 0 和 35 0 Ω 最常见。
3.绝缘电阻
• 绝缘电阻
电阻应变式传感器的参数
课程内容 Course Contents
1 . 几何尺寸 2. 应变片电阻值 3. 绝缘电阻 6 . 最大工作电流 7 . 极限工作温度 8 . 机械滞后
4 . 灵敏系数
5. 应变极限
9 . 零漂
应变式电阻传感器的工作原理
应变式电阻传感器的工作原理引言应变式电阻传感器是一种常用的传感器，广泛应用于工程领域。
其工作原理是利用材料的应变特性来测量所受力的大小。
本文将详细介绍应变式电阻传感器的工作原理以及其在实际应用中的一些特点。
一、工作原理应变式电阻传感器是通过在感应材料中引入电阻应变来测量外力的。
当受力作用于材料时，材料会发生应变，即长度或形状发生变化。
这种应变会导致材料的电阻发生变化，进而改变电路中的电流和电压。
具体来说，应变式电阻传感器通常由一条细长的金属电阻丝或薄膜组成，该电阻丝或薄膜被粘合在一个弹性体基座上。
当外力作用于传感器时，弹性体基座会发生形变，从而使电阻丝或薄膜发生拉伸或压缩。
这些形变会导致电阻丝或薄膜的电阻值发生变化。
二、工作特点1. 高精度：应变式电阻传感器具有较高的测量精度，可达到微米级别。
这使得它在许多精密测量领域得到广泛应用，如机械工程、材料科学等。
2. 宽测量范围：应变式电阻传感器的测量范围较宽，可以覆盖从微小变形到大变形的范围。
这使得它适用于各种不同应变程度的测量需求。
3. 快速响应：应变式电阻传感器具有快速的响应速度，可以实时地测量外力的变化。
这使得它在需要实时监测的应用中非常有用，如结构健康监测、力学测试等。
4. 抗干扰性强：应变式电阻传感器对外界干扰具有一定的抗干扰性能。
它的结构设计使其能够有效屏蔽外界电磁干扰，提高测量的准确性。
5. 结构简单：应变式电阻传感器的结构相对简单，制造成本较低。
这使得它成为一种经济实用的传感器。
三、应用领域应变式电阻传感器在工程领域有广泛的应用，以下是一些常见的应用领域：1. 结构健康监测：应变式电阻传感器可以用于监测建筑物、桥梁、飞机等结构体的应变情况，及时发现并修复潜在的结构问题。
2. 材料力学测试：应变式电阻传感器可以用于测量材料的力学性能，如材料的强度、刚度等参数。
3. 汽车工程：应变式电阻传感器可以用于测量汽车零部件的应变情况，如发动机支架、悬挂系统等。
四种压力传感器的基本工作原理及特点
四种压力传感器的基本工作原理及特点四种压力传感器的基本工作原理及特点一：电阻应变式传感器一：电阻应变式传感器1 1电阻应变式传感器定义被测的动态压力作用在弹性敏感元件上，被测的动态压力作用在弹性敏感元件上，使它产生变形，使它产生变形，在其变形的部位粘贴有电阻应变片，电阻应变片感受动态压力的变化，电阻应变片感受动态压力的变化，按这种原理设计的传感器称按这种原理设计的传感器称为电阻应变式压力传感器。
为电阻应变式压力传感器。
1.2 电阻应变式传感器的工作原理电阻应变式传感器所粘贴的金属电阻应变片主要有丝式应变片与箔式应变片。
箔式应变片是以厚度为0.002——0.008mm 的金属箔片作为敏感栅材料，，箔栅宽度为0.003——0.008mm 。
丝式应变片是由一根具有高电阻系数的电阻丝(直径0．015--0．05mm)，平行地排成栅形(一般2——40条)，电阻值60——200 Ω，通常为120 Ω，牢贴在薄纸片上，电阻纸两端焊有引出线，表面覆一层薄纸，即制成了纸基的电阻丝式应变片。
制成了纸基的电阻丝式应变片。
测量时，测量时，用特制的胶水将金属电阻应变片粘贴于待测的弹性敏感元件表面上，待测的弹性敏感元件表面上，弹性敏感元件随着动态压力而产生变形时，弹性敏感元件随着动态压力而产生变形时，弹性敏感元件随着动态压力而产生变形时，电阻片电阻片也跟随变形。
如下图所示。
B 为栅宽，L 为基长。
为基长。
材料的电阻变化率由下式决定：材料的电阻变化率由下式决定：d d d R A R A r r=+ （1） 式中；式中；R —材料电阻由材料力学知识得；由材料力学知识得； [(12)(12)]dRR C K m m e e =++-= (2) K —金属电阻应变片的敏感度系数式中K 对于确定购金属材料在一定的范围内为一常数，将微分dR 、dL 改写成增量ΔR 、ΔL,可得可得 R L K K R Le D D == (3) 由式(2)可知，可知，当弹性敏感元件受到动态压力作用后随之产生相应的变形当弹性敏感元件受到动态压力作用后随之产生相应的变形ε,而形应变值可由丝式应变片或箔式应变片测出，从而得到了ΔR 的变化，也就得到了动态压力的变化，基于这种应变效应的原理实现了动态压力的测量。
电气测试技术第五章
应变片
直流电桥的工作原理 输出 U 0 U ab U ad
R1 R3 R2 R4 UI ( R1 R2 )(R3 R4 )
平衡条件： R R R R 1 3 2 4 工作时，各桥臂阻值变化，则输出电压U0 0 定义电桥的灵敏度为：
U0 SB R0 / R0
实际使用中，为了简化桥路设计，同时也为了得到电 桥的最大灵敏度，通常R1=R2=R3=R4=R0,即为等臂电桥.
半导体应变片：分为体型和扩散型两种。 体型：利用半导体材料的体 电阻制成。 扩散型：在半导体材料的基 片上利用集成电路工艺制成 扩散型电阻。 由于半导体(如单晶硅)是各向异性材料，因此 它的压阻效应不仅与掺杂浓度、温度和材料类型有 关，还与晶向有关(即对晶体的不同方向上施加力时， 其电阻的变化方式不同)。
2)桥路补偿法——电桥的和差特性
全桥自动补偿；半桥邻臂
3)热敏电阻补偿法——热敏电阻适当分压
3、应变片的布置和接桥方式
利用适当的布片和组桥方式消除温度变化和复合载 荷作用的影响，获得最大的输出灵敏度。 1）应变片应布置在弹性元件产生应变最大的位置，并 沿主应力方向贴片；贴片处的应变尽量与外载荷呈线 性关系（避开非线性区），同时应注意使该处不受非 待测载荷的干扰影响。 2）根据电桥的和差特性，选择适当的接桥方式，可以 使输出的灵敏度最大，同时又能排除非待测载荷的影 响并进行温度补偿。
R1 R1 R1 , R2 R2 R2
1 R0 Uo UI 2 R0
全桥接法:
R1 R1 R1 , R2 R2 R2， R3 R3 R3 , R4 R4 R4
R0 Uo UI R0
电桥的工作特性:
1）不同的接桥方式具有不同的电桥灵敏度，尽量采 用半桥双臂或全桥方式。
电阻应变式压力传感器工作原理
电阻应变式压力传感器工作原理
电阻应变式压力传感器是一种常用的压力测量装置，其工作原理基于电阻应变效应。
在电阻应变式压力传感器中，一种常见的构造是将弹性元件与电阻结合在一起。
当受到外部压力作用时，弹性元件会发生弯曲或变形，导致电阻的阻值发生改变。
这是因为弹性元件上的电阻是以导电薄膜形式存在的，而变形会导致导电薄膜的长度、宽度或电阻率发生变化。
当外部压力作用结束后，弹性元件会恢复到原来的形状，电阻的阻值也随之恢复。
通过测量电阻的变化，可以确定外部压力的大小。
为了实现更准确的测量，常常采用电桥测量电路来检测电阻的变化。
电桥中包含了一个标准电阻和一个未知电阻（即弹性元件上的电阻）。
当两者的阻值相等时，电桥平衡，输出电压为零。
而当受到外部压力作用时，弹性元件上的电阻发生变化，导致电桥不再平衡，输出电压不为零。
通过测量输出电压的变化，就可以确定外部压力的大小。
电阻应变式压力传感器具有灵敏度高、测量范围广、工作稳定等优点，因此被广泛应用于工业自动化控制、航空航天、交通运输等领域。
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第5章电阻应变式传感器学习要点：1.掌握传感器的工作原理及性能2.了解传感器的结构、种类3.掌握测量电路及其补偿方法4.掌握应变片的布置及接桥方式5.了解传感器的应用电阻应变式传感器的基本原理是将被测非电量转换成与之有确定对应关系的电阻值，再通过测量此电阻值达到测量非电量的目的。
一、工作原理及结构参数1. 电阻应变片的工作原理电阻应变片分为金属电阻应变片和半导体应变片。
金属电阻应变片的工作原理是基于导体材料的“电阻应变效应”，半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的“压阻效应”。
当电阻丝受到拉伸或压缩时，其几何尺寸和电阻值同时发生变化，电阻的相对变化为ρρ+εμ+=d)21(RdRx对于金属材料来说，电阻应变效应是主要的。
由于压阻系数很小，电阻率的变化可以忽略不计，所以有 x)21(RdRεμ+=其灵敏度 0/12xdRRSμε==+对于半导体材料来说，其压阻效应远大于其应变效应，所以有xLEdRdRεπρρ==其灵敏度 ERdRSLxπε==0和金属电阻应变片相比，半导体应变片具有灵敏度系数大，横向效应小，机械滞后小，尺寸小等优点，但是，半导体应变片多数用薄硅片制成，容易断裂，其测试时的可测应变范围通常限制在3000με左右，而金属电阻应变片的可测应变值达40000με。
另外，半导体应变片的温度稳定性差，测量较大应变时非线性严重，所以其应用仍然受到一定的限制。
当同样长度的线材制成金属电阻应变片时，试件的轴向应变使敏感栅电阻发生变化，同时敏感栅半圆弧部分产生的横向应变也将使其电阻发生变化。
应变片的这种既受轴向应变影响，又受横向应变影响而引起电阻变化的现象称为横向效应。
横向效应的存在使得在测量纵向应变时，圆弧部分产生了一个负的电阻变化，从而降低了应变片的灵敏度系数。
减小横向效应的措施主要有：1）按标称灵敏度系数的测定条件使用；2）减小横向效应系数C，采用短接措施或采用箔式应变片；3）针对实际情况，重新标定在实际使用的应变场下，应变片的应变灵敏度系数。
2. 电阻应变片的种类及材料1）金属电阻应变片金属电阻应变片有丝式、箔式及薄膜式等结构形式。
2）半导体应变片半导体应变片分为体型和扩散型两大类。
二、测量电路及温度补偿1. 测量电路电阻应变片的应变量及其电阻的变化一般都很微小。
为了便于传输、显示和记录，必须经过测量电路，把电阻的变化转换成电压或电流的变化。
在这里我们主要介绍的是直流电桥电路。
直流电桥电路具有和差特性，即：1）若相邻两桥臂的应变极性一致，即同为拉应变或压应变时，输出电压为两者之差；若相邻两桥臂的应变极性相反，则输出电压为两者之和。
2）若相对两桥臂的应变极性一致，则输出电压为两者之和；反之为两者之差。
利用电桥的和差特性，可以提高电桥灵敏度，获得温度补偿，并消除非测量载荷的影响。
2. 温度误差及补偿应变片测量过程中，其电阻值不仅随应变而变，同时还受温度的影响，产生温度误差。
要消除温度误差，必须采取温度补偿措施。
温度补偿的方法主要有三种：自补偿法、桥路补偿法和热敏电阻补偿法。
自补偿法是通过精心选配敏感栅材料与结构参数来实现温度补偿。
桥路补偿法是利用电桥的和差特性来达到补偿的目的。
热敏电阻补偿法则是在电桥输出端接入热敏元件，处在于应变片相同的温度条件下。
温度升高时，一方面应变片的灵敏度下降，另一方面热敏电阻的阻值也下降，于是电桥的输出电压增加，导致电桥的输出增大，补偿了由于应变片受温度影响引起的输出电压的下降。
3. 电阻应变片的布置和接桥方式电阻应变片的布置和接桥方式应遵循的原则是：1. 为获得最大输出，应将应变片布置在弹性元件产生应变最大的位置，并沿主应力方向贴片，同时避开非线性区。
2. 为获得最大灵敏度，应利用电桥的和差特性，同时排除非待测力的影响并进行温度补偿。
三、电阻应变式传感器的应用电阻应变片可直接用于测定结构件的应变或应力，也可将应变片粘贴在测力环、悬臂梁、扭力杆等弹性元件上，作为测量力、位移、扭矩、压力、加速度等物理参数的传感器。
习题与思考题一、选择与填空题1. 半导体应变片主要是利用半导体材料的。
A．形变 B．电阻率的变化 C．弹性模量的变化 D．泊松比2. 电阻应变片的灵敏度为。
A．应变片电阻丝的电阻变化率与应变值之比B．应变片电阻丝的电阻变化率与被测件的应变值之比C．应变片输出电压与应变值之比3. 当测量较小应变值时，应选用根据效应工作的应变片，而测量大应变值时应选用根据效应工作的应变片。
4. 常用的应变片有与两大类。
应变片的灵敏度表达式为ERdRSLxπμε++==)21(，对于金属电阻应变片来说：S= ，而对于半导体应变片来说S＝。
前一种应变片的灵敏度比后一种。
5. 金属电阻应变片的电阻相对变化主要是由于电阻丝的变化产生的。
二、简答题1. 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应如何针对具体情况选用？2. 金属电阻应变片的灵敏度系数与金属丝的灵敏度系数有何不同？为什么？3. 电阻应变片产生温度误差的原因有哪些？怎样消除误差？4. 什么是电阻应变片的横向效应？它是如何产生的？如何消除电阻应变片的横向效应？5. 说明电桥工作原理。
6. 如何提高应变片测量电桥的输出电压灵敏度及线性度？7. 说明金属电阻应变片的组成和种类。
电阻应变片有哪些主要特性参数？三、计算题1.一应变片的电阻R0=120Ω，K=2.05，用作应变为800μm/m的传感元件。
(1)求△R与R/R △；(2)若电源电压Ui=3V,求其惠斯通测量电桥的非平衡输出电压U0。
2. 有人在使用电阻应变仪时，发现灵敏度不够，于是试图在工作电桥上增加电阻应变片以提高灵敏度。
试问，在下列情况下，是否可提高灵敏度？说明为什么？半桥双臂各串联一片。
半桥双臂各并联一片。
3. 有一电阻应变片（题图5－1），其灵敏度2=S，Ω=120R，设工作时其应变为1000με，问RΔ=？设将此应变片接成如图所示的电路，试求1）无应变时电流表示值；2）有应变时电流表示值；3）电流表指示值相对变化量；4）试分析这个变量能否从表中读出？4. 有一悬臂梁，在其中部上、下两面各贴两片应变片，组成全桥，如题图5－2所示。
1）请给出由这四个电阻构成全桥电路的示意图。
2）若该梁悬臂端受一向下力N，长=F.0=Lm，宽m，厚m，Pa，06.0=W003.0=t91070×=ELx5.0=，应变片灵敏度系数，应变片空载电阻2.1S=Ω=1200；试求此时这四个应变片的电阻值（注：FWEtxLx2)(6.=ε）。
5. 以阻值R＝120Ω，灵敏度S＝2的电阻应变片与阻值为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为3V，并假定负载无穷大，当应变片的应变为2με和2000με时，分别求出单臂和双臂电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。
6. 有一钢板，原长l=1m，钢板弹性模量为E=2×1011Pa，使用BP-3箔式应变片R＝120Ω，灵敏度系数S=2，测出的拉伸应变值为300με。
求：钢板伸长量lΔ，应力σ，ΔR/R及ΔR。
如果要测出1με应变值则相应的ΔR/R是多少？7. 用直流电桥测量悬臂梁应变如题图5－3所示。
已知Ui=3V,R3=R4=100Ω为固定电桥，R1=R2=50Ω为电阻应变片，灵敏度S＝2，设梁受力后产生应变为5000με，求此时电桥的输出电压U0＝？8. 如果将120Ω的应变片贴在柱形弹性试件上，该试件的截面积S=0.5×10-4m2，材料弹性模量E=2×101lN/m2。
若由5×104N的拉力引起应变片电阻变化为1.2Ω，求该应变片的灵敏系数K。
9. 采用4片相同的金属丝应变片（S＝2），将其贴在实心圆柱形测力弹性元件上。
如图5－4所示，受力F＝1000kgf。
圆柱断面半径r＝1cm，杨氏模量E＝2×107N/CM2，题图5－1题图5－2泊松比μ＝0.3。
求：（1）画出应变片在圆柱上的粘贴位置及相应的测量桥路原理图；（2）各应变片的应变ε＝？电阻相对变化量（3）若供桥电压U＝6V，求桥路输出电压U0＝？题图5－4/RRΔ=10. 图为一直流应变电桥，E = 4V，R1=R2=R3=R4=350Ω，求：R1①为应变片，其余为外接电阻，R1增量为R1=3.5Ω△时输出U0=? R1②、R2是应变片，感受应变极性大小相同，其余为电阻，电压输出U0=? R1③、R2感受应变极性相反,输出U0=?。
R1④、R2、R3、R4都是应变片，对臂同性，邻臂异性，电压输出U0=?。
11. 在材料为钢的实心圆柱试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的金属应变片R1和R2，把这两应变片接入差动电桥(如图5—6所示)。
若钢的泊松比μ=0.285，应变片的灵敏系数K=2，电桥的电源电压Ui=2V，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R1的电阻变化值△R=0.48Ω，试求电桥的输出电压U0；若柱体直径d=10mm，材料的弹性模量E=2×1011N/m2，求其所受拉力大小。
12. 一台采用等强度梁的电子称，在梁的上下两面各贴有两片电阻应变片，做成称重传感器，如图5—7已知l=10mm，b0=llmm，h=3mm，E=2.1×104N/mm2，K=2，接入直流四臂差动电桥，供桥电压6V，求其电压灵敏度(Ku=U0/F)。
当称重0.5kg时，电桥的输出电压U0为多大?输出13 有四个性能完全相同的应变片(K=2.0)，将其贴在图5—8所示的压力传感器圆板形感压膜片上。
已知膜片的半径R=20mm，厚度h=0.3mm，材题图 5-7题图 5-6 题图 5－5料的泊松比μ=0.285，弹性模量E=2.0×1011N/m2。
现将四个应变片组成全桥测量电路，供桥电压Ui=6V。
求：(1)确定应变片在感压膜片上的位置，并画出位置示意图；(2)画出相应的全桥测量电路图；(3)当被测压力为0.1MPa时，求各应变片的应变值及测量桥路输出电压U0；(4)该压力传感器是否具有温度补偿作用?为什么?(5)桥路输出电压与被测压力之间是否存在线性关系?题图 5-8习题与思考题答案一、选择与填空题1. B；2. B；3. 压阻；半导体；应变；金属电阻4. 金属电阻应变片；半导体应变片； 12μ+；LEπ；低5.几何尺寸二、简答题1. 答：金属电阻应变片的工作原理基于其敏感栅发生几何尺寸改变，使金属丝的电阻值随其变形而改变，即电阻应变效应，产生（1＋2μ）εx项。
而半导体应变片的工作原理是利用半导体材料沿某一方向受到外加载荷作用时，由应力引起电阻率的变化，即压阻效应，产生xLEεπ项。
两种应变片相比，半导体应变片最突出的优点是灵敏度高，另外，由于机械滞后小、横向效应小及本身的体积小等特点，扩大了半导体应变片的使用范围，最大缺点是温度稳定性差、灵敏度离散度大，在较大应变作用下，非线性误差大等，给使用带来困难。