第五讲电阻应变式传感器及其应用复习要求：1、了解电阻应变片的种类、材料、参数，粘贴工艺、粘贴质量检查；2、掌握金属电阻应变片的工作原理、基本特性（应力传递、热输出、线性度等）、温度补偿：3、掌握应变片工作电桥的工作原理、加减特性，对于拉压力、弯矩、扭矩测量会正确贴片和接桥：4、掌握电阻应变式传感器测量应力、应变、力、扭矩、加速度等机械量的原理及系统组成，能使用电阻应变式传感器组成实际的测量系统：一名词解释5）线性1）应变效应2）压阻效应3）横向效应4）热输出9）蜻变6）机械滞后7）热滞后：8）零点漂移10）应变极限11）疲劳寿命12）绝缘电阻【13）真实应变14）机械应变15）指示应变二填空题1、电阻应变测试系统由等几部分组成。2、电阻应变式传感器由三部分组成。3、电阻应变片主要有两大类：金属电阻应变片主要有两种。4、常用来制作金属电阻应变片的电阻丝材料有;：引出线材料有基底和盖片的材料有等几种，其中最5、一般市售电阻应变片的标准电阻值有常用的是6、金属丝式电阻应变片由几部分组成。其中是应变片的核心部分。7、金属丝式电阻应变片是基于金属丝的效应工作的：半导体式应变片基于效应工作的。半导体材料的8、金属电阻应变片的电阻变化与应变之间的数学关系是和9、金属丝应变片在测量构件的应变时，其电阻的相对变化量由
第五讲 电阻应变式传感器及其应用 复习要求： 1、了解电阻应变片的种类、材料、参数，粘贴工艺、粘贴质量检查； 2、掌握金属电阻应变片的工作原理、基本特性（应力传递、热输出、线性 度等）、温度补偿； 3、掌握应变片工作电桥的工作原理、加减特性，对于拉压力、弯矩、扭矩 测量会正确贴片和接桥； 4、掌握电阻应变式传感器测量应力、应变、力、扭矩、加速度等机械量的 原理及系统组成，能使用电阻应变式传感器组成实际的测量系统； 一 名词解释 1）应变效应 2）压阻效应 3）横向效应 4）热输出 5）线性 6）机械滞后 7）热滞后； 8）零点漂移 9）蠕变 10）应变极限 11）疲劳寿命 12）绝缘电阻 13）真实应变 14）机械应变 15）指示应变 二 填空题 1、电阻应变测试系统由_、_、_、_等几部分 组成。 2、电阻应变式传感器由_、_、_三部分组成。 3、电阻应变片主要有_、_两大类；金属电阻应变片主要 有_、_两种。 4、常用来制作金属电阻应变片的电阻丝材料有_； 基底和盖片的材料有_；引出线材料有_。 5、一般市售电阻应变片的标准电阻值有_等几种，其中最 常用的是_。 6、金属丝式电阻应变片由_、_、_、_几部分组成。 其中是_应变片的核心部分。 7、金属丝式电阻应变片是基于金属丝的_效应工作的；半导体式应变片基于 半导体材料的_效应工作的。 8、金属电阻应变片的电阻变化与应变之间的数学关系是_。 9 、 金属 丝 应变 片在 测 量构 件的 应 变时 ， 其电 阻的 相 对变 化量 由 _ 和
来决定。10、等臂电桥加减特性的表达式是和11、电阻应变片的热输出由两个原因引起，即（包括：温度补偿通常采用两种方法，即和两种方式）和（包括两种方式）。12、在测量扭矩时，贴在轴上的四个应变片应均匀分布且必须与轴线成度，其原因是13、电阻应变片的主要工作特性有等。14、可用应变片测量试件应变的关键原因是和15、电阻应变式传感器有两种应用方式，即：可以用于等非电参数的测量。16、在测量之前，应变片工作电桥应处于初始平衡状态，对于交流电桥，需设置平衡旋钮和平衡旋钮。17、常用的粘贴剂有：保护涂料有三选择题应变片。1、测量小应变时可选用灵敏度高的A）金属丝式B）半导体式C）箔式应变片。2、测量大应变时可选用灵敏度低的A）金属丝式B）半导体式C）箔式3、金属应变片在受力变形时其电阻的相对变化主要由电阻丝的变化来决定。C）电阻率A）电阻温度系数：B）几何尺寸：D）弹性模量4、金属丝式应变片是根据原理来工作的。C）热阻效应A）电阻应变效应B）压阻效应5、当前制作丝式敏感栅最理想的材料是B）康铜C)铂A）镍铬合金6、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7、半导体应变片是根据原理来工作的
_来决定。 10、等臂电桥加减特性的表达式是_。 11 、 电阻应变片的热输出由两个原因引起，即 _ 和 _ ； 温度补偿通常采用两种方法，即 _ （ 包 括 _ 和 _ 两 种 方 式 ） 和 _ （ 包 括 _ 、 _两种方式）。 12、在测量扭矩时，贴在轴上的四个应变片应均匀分布且必须与轴线成_度，其原因是 _。 13、电阻应变片的主要工作特性有_、_、_、_、 _、_等。 14、可用应变片测量试件应变的关键原因是_。 15、电阻应变式传感器有两种应用方式，即_和 _；可以用于_、_、_、_、 _、_等非电参数的测量。 16、在测量之前，应变片工作电桥应处于初始平衡状态，对于交流电桥，需设置_ 平衡旋钮和_平衡旋钮。 17、常用的粘贴剂有_；保护涂料有_。 三 选择题 1、测量小应变时可选用灵敏度高的_应变片。 A）金属丝式 B）半导体式 C）箔式 2、测量大应变时可选用灵敏度低的_应变片。 A）金属丝式 B）半导体式 C）箔式 3、金属应变片在受力变形时其电阻的相对变化主要由电阻丝的_变化来决定。 A）电阻温度系数； B）几何尺寸； C）电阻率 D）弹性模量 4、金属丝式应变片是根据_原理来工作的。 A）电阻应变效应 B）压阻效应 C）热阻效应 5、当前制作丝式敏感栅最理想的材料是_。 A）镍铬合金 B）康铜 C）铂 6、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 7、半导体应变片是根据_原理来工作的
A）电阻应变效应B）压阻效应C）热阻效应8、电阻应变片的灵敏度为A）电阻丝的电阻变化与应变值之比：B）电阻丝的电阻变化率与应变值之比C）应变仪输出电压与应变值之比9、纸基电阻丝式应变片的K值同理论直线电阻丝变形的Ko值相比，KKoA) >B) =C)<10、在测量扭矩时，四个电阻应变片匀布且与轴线成45°是为了消除影响。A)轴向力B)剪应力C）弯矩D）轴向力和弯矩11、测量弯矩应力时，若在同载荷下半桥单臂时的应变读数为30us，半桥双臂时为60ue，全桥四臂时为120s，则试件表面的真实应变为A)120B) 90C) 60D) 3012、下列接桥方式中，输出电压灵敏度最高的是A）半桥单臂B）半桥双臂C）四臂全桥13、在动态应变测量中，电桥的输出量通常是0A）电流量B）电阻量C）电压量14、若想提高电桥灵敏度，可采取A）增加每个应变片的初始电阻值：B）半桥双臂各并联一片电阻应变片：C）半桥双臂各串联一片电阻应变片：D）适当提高电桥的电源电压。15、在桥臂上串联应变片可以使测量应变电桥的灵敏度A）增大B）减小C）不变16、在桥臂上串联应变片可以使电桥的测量精度A）提高B）降低C）不变17、电阻应变式传感器需后接电路，才能进一步作放大等后续处理。A）加法B）减法C）乘法D）除法四判断题()1、金属丝式应变片的灵敏系数比半导体式应变片的大。()2、金属丝式应变片的热输出比半导体式应变片的小。()3、用任何一种规格的应变片都可以测量任意频率的动态应变。4、应变片的零漂是指应变片在承受衡定载荷下，输出电阻指示值()随时间变化而产生的细微变化。5、在测定主应力方向已知的平面应力时，只要沿主应力方向贴上
A）电阻应变效应 B）压阻效应 C）热阻效应 8、电阻应变片的灵敏度为_。 A）电阻丝的电阻变化与应变值之比；B）电阻丝的电阻变化率与应变值之比； C）应变仪输出电压与应变值之比 9、纸基电阻丝式应变片的 K 值同理论直线电阻丝变形的 K0 值相比，K_K0 A）> B）= C）< 10、在测量扭矩时，四个电阻应变片匀布且与轴线成 45是为了消除_影响。 A)轴向力 B)剪应力 C）弯矩 D) 轴向力和弯矩 11、测量弯矩应力时，若在同载荷下半桥单臂时的应变读数为 30，半桥双臂 时为 60，全桥四臂时为 120，则试件表面的真实应变为_。 A）120 B）90 C）60 D）30 12、下列接桥方式中，输出电压灵敏度最高的是_。 A）半桥单臂 B）半桥双臂 C）四臂全桥 13、在动态应变测量中，电桥的输出量通常是_。 A）电流量 B）电阻量 C）电压量 14、若想提高电桥灵敏度，可采取_。 A）增加每个应变片的初始电阻值； B）半桥双臂各并联一片电阻应变片； C）半桥双臂各串联一片电阻应变片；D）适当提高电桥的电源电压。 15、在桥臂上串联应变片可以使测量应变电桥的灵敏度_。 A）增大 B）减小 C）不变 16、在桥臂上串联应变片可以使电桥的测量精度_。 A）提高 B）降低 C）不变 17、电阻应变式传感器需后接_电路，才能进一步作放大等后续处理。 A）加法 B）减法 C）乘法 D）除法 四 判断题 1、金属丝式应变片的灵敏系数比半导体式应变片的大。 （ ） 2、金属丝式应变片的热输出比半导体式应变片的小。 （ ） 3、用任何一种规格的应变片都可以测量任意频率的动态应变。 （ ） 4、应变片的零漂是指应变片在承受衡定载荷下，输出电阻指示值 随时间变化而产生的细微变化。 （ ） 5、在测定主应力方向已知的平面应力时，只要沿主应力方向贴上
应变片，就可直接测量出主应力。()6、在平面应力状态下，测定某点方向未知的主应力，应用应变片测出该点三个方向的应变，再计算出该点主应力的方向和大小。()7、若将四个承受应力的应变片作为全桥的四个臂，则电桥的输出(电压一定是仅用一个应变片的4倍。()8、作为温度补偿的应变片应接在工作应变片的相对桥臂上。9、要提高电桥的灵敏度，处于同方向变化的应变片应分别接于电桥的相邻臂，处于相反变化的应变片应分别接于电桥的相对臂。（）五问答题1、金属电阻应变片检测非电量的工作原理是什么？2、画出电阻应变测试系统框图，其各部分的作用是什么？其基本原理是什么？3、组成金属丝式应变片的电阻丝、基底、盖片和引线作用是什么？4、对组成应变片的电阻丝、基底、盖片和引线的材料有哪些要求？5、为什么应变片的灵敏系数K小于电阻丝的灵敏系数Ko？6、横向效应对测量精度有何影响？如何减小？7、应变片的热输出由哪几个主要因素引起的？产生的电阻变化分别为多少？为什么要对应变式传感器进行温度补偿？补偿的方法有哪些？8、贴在试件上的应变片其感元件电阻丝能否和试件一起变形？为什么9、金属丝式应变片与半导体应变片的工作原理有何区别？各有何优缺点？应如何针对具体情况选用？10、测量各种载荷时应变片的排列和接桥的基本原则是什么？11、在电阻应变测量系统中为什么要设置电桥电路？为什么应变式传感器大多采用交流不平衡电桥作为测量电路？12、为什么在应变式传感器的设计中，应变片总是接成全桥形式？13、应变片工作电桥的转换工作原理是什么？14、串、并联应变片能否增加电桥的输出？为什么？对电桥输出有何影响？15、电桥非线性是怎样产生的？它对测量有何影响？如何改善电桥的非线性？16、从电桥加减特性可得出哪些结论？17、在电阻应变测量之前，为什么要进行电桥平衡？如何实现？18、一应变式力传感器，为保证线性程度良好减小测量误差，应采取哪些措施？19、为什么悬臂梁式应变测力计力作用点的改变会对传感器的灵敏度有影响？
应变片，就可直接测量出主应力。 （ ） 6、在平面应力状态下，测定某点方向未知的主应力，应用应变片 测出该点三个方向的应变，再计算出该点主应力的方向和大小。 （ ） 7、若将四个承受应力的应变片作为全桥的四个臂，则电桥的输出 电压一定是仅用一个应变片的 4 倍。 （ ） 8、作为温度补偿的应变片应接在工作应变片的相对桥臂上。 （ ） 9、要提高电桥的灵敏度，处于同方向变化的应变片应分别接于 电桥的相邻臂，处于相反变化的应变片应分别接于电桥的相对臂。 （ ） 五 问答题 1、金属电阻应变片检测非电量的工作原理是什么？ 2、画出电阻应变测试系统框图，其各部分的作用是什么？其基本原理是什么？ 3、组成金属丝式应变片的电阻丝、基底、盖片和引线作用是什么？ 4、对组成应变片的电阻丝、基底、盖片和引线的材料有哪些要求？ 5、为什么应变片的灵敏系数 K 小于电阻丝的灵敏系数 K0？ 6、横向效应对测量精度有何影响？如何减小？ 7、应变片的热输出由哪几个主要因素引起的？产生的电阻变化分别为多少？为什么要对 应变式传感器进行温度补偿？补偿的方法有哪些？ 8、贴在试件上的应变片其敏感元件电阻丝能否和试件一起变形？为什么？ 9、金属丝式应变片与半导体应变片的工作原理有何区别？各有何优缺点？应如何针对具 体情况选用？ 10、测量各种载荷时应变片的排列和接桥的基本原则是什么？ 11、在电阻应变测量系统中为什么要设置电桥电路？为什么应变式传感器大多采用交流不 平衡电桥作为测量电路？ 12、为什么在应变式传感器的设计中，应变片总是接成全桥形式？ 13、应变片工作电桥的转换工作原理是什么？ 14、串、并联应变片能否增加电桥的输出？为什么？对电桥输出有何影响？ 15、电桥非线性是怎样产生的？它对测量有何影响？如何改善电桥的非线性？ 16、从电桥加减特性可得出哪些结论？ 17、在电阻应变测量之前，为什么要进行电桥平衡？如何实现？ 18、一应变式力传感器，为保证线性程度良好减小测量误差，应采取哪些措施？ 19、为什么悬臂梁式应变测力计力作用点的改变会对传感器的灵敏度有影响？
20、简述电阻应变片的粘贴工艺过程。21、对粘贴剂、保护涂料的质量要求有哪些？如何选用？22、影响应变片粘贴质量的因素有哪些？23、粘贴好的应变片为什么要进行防潮与保护处理？怎样进行？24、如何检查绝缘电阻大小？绝缘电阻过小对测试有何影响？25、粘贴质量要求有哪些？从哪几方面来检查贴好的应变片是否符合质量要求？26、电阻应变测量法的主要优缺点是什么？27、电阻应变式传感器有哪些特点？举出应用实例。28、造成应变片测量误差的主要因素有哪些？29、电阻应变式传感器在运用时应注意哪些问题？30、用应变片测量构件的应力时，应如何选择测点的位置？31、选择、设计应变式传感器的弹性元件时应注意哪些问题？六设计题1、利用电阻应变片测量机床车刀切削力，画出测试系统、贴片、接桥示意图，并说明测量原理。（参见黄长艺编《机械制造中的测试技术》第1版P215~226）2、利用电阻应变式传感器制作一电子称，请浅谈设计思路，画出贴片接桥示意图、测试系统框图，并说明称重原理。3、利用电阻应变式传感器设计一套饮料自动灌装系统（自动配料系统）。画出系统示意图：简述工作原理。4、为测量某管道流体压力，采用了电阻应变式传感器，请浅谈设计思路，画出贴片接桥示意图，并说明测量原理。七计算题1、如图5-1所示，有一电阻应变片，其灵敏度S=2，R=120Q，受到1000u正应变，如接成图示电路，（1）试计算AR；（2）无应变时电流表指示值：（3）有1000μs时电流表指示值：（4）电流表指示值的相对变化量：（5）试分析这个变动量能否从表中读出？2、如图5-2所示，有一杆件受有30kg的作用力P，今在A截面处上下各贴一枚应变片Ri和R2，已知R=R2=120Q2，S=2，杆件的弹性模量E=2x10kg/cm2杆件截面A的面积为A=bxh=25mmx25mm。问：产生的电阻变化△Rl和△R2各为多少？此时的应变片电阻值各为多少？
20、简述电阻应变片的粘贴工艺过程。 21、对粘贴剂、保护涂料的质量要求有哪些？如何选用？ 22、影响应变片粘贴质量的因素有哪些？ 23、粘贴好的应变片为什么要进行防潮与保护处理？怎样进行？ 24、如何检查绝缘电阻大小？绝缘电阻过小对测试有何影响？ 25、粘贴质量要求有哪些？从哪几方面来检查贴好的应变片是否符合质量要求？ 26、电阻应变测量法的主要优缺点是什么？ 27、电阻应变式传感器有哪些特点？举出应用实例。 28、造成应变片测量误差的主要因素有哪些？ 29、电阻应变式传感器在运用时应注意哪些问题？ 30、用应变片测量构件的应力时，应如何选择测点的位置？ 31、选择、设计应变式传感器的弹性元件时应注意哪些问题？ 六 设计题 1、利用电阻应变片测量机床车刀切削力，画出测试系统、贴片、接桥示意图，并说明测 量原理。（参见黄长艺编《机械制造中的测试技术》第 1 版 P215226） 2、利用电阻应变式传感器制作一电子称，请浅谈设计思路，画出贴片接桥示意图、测试 系统框图，并说明称重原理。 3、利用电阻应变式传感器设计一套饮料自动灌装系统（自动配料系统）。画出系统示意图， 简述工作原理。 4、为测量某管道流体压力，采用了电阻应变式传感器，请浅谈设计思路，画出贴片接桥 示意图，并说明测量原理。 七 计算题 1、如图 5-1 所示，有一电阻应变片，其灵敏度 S=2，R=120，受到 1000正应变，如接 成图示电路，（1）试计算R；（2）无应变时电流表指示值；（3）有 1000时电流表指示 值；（4）电流表指示值的相对变化量；（5）试分析这个变动量能否从表中读出？ 2、如图 5-2 所示，有一杆件受有 30kg 的作用力 P，今在 A 截面处上下各贴一枚应变片 R1 和 R2，已知 R1=R2=120，S=2，杆件的弹性模量 E=2106kg/cm2 杆件截面 A 的面积为 A=bh=25mm25mm。问：产生的电阻变化R1 和R2 各为多少？此时的应变片电阻值各 为多少？