《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案3版）贾伯年主编，及其他参考书教材：传感器技术（第电阻式传感器第2章金属应变计与半导体应变计在工作机理上有何异同？试比较应变计各种灵敏系数概念的不同物理意2-1义。）相同点：它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化所；不同点：金（1答：属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。。前部分为受力后金属几何尺寸变化，一般)μK0=Km=(1+2μ)+C(1-2（2）对于金属材料，灵敏系数；后部分为电阻率随应变而变的部分。金属丝材的应变电阻效应以结构尺=1.61+2μ）μ≈0.3，因此（寸变化为主。。前部分同样为尺寸变化，后部分为半导体材料的压Eμ)+π对于半导体材料，灵敏系数K0=Ks=(1+2。半导体材料的应变电阻效应主要基于压阻效应。K0=Ks=πEπE>>(1+2μ)，因此阻效应所致，而应该如何正确选择和使用应变计？在测量应力梯度较大或应力集中从丝绕式应变计的横向效应考虑，2-2的静态应力和动态应力时，还需考虑什么因素？简述电阻应变计产生热输出（温度误差）的原因及其补偿办法。2-3答：电阻应变计的温度效应及其热输出由两部分组成：前部分为热阻效应所造成；后部分为敏感栅与试件热膨胀失配所引起。在工作温度变化较大时，会产生温度误差。双丝自补偿应变计）单丝自补偿应变计；(2)1、温度自补偿法（1补偿办法：2）补偿块法（1）双丝半桥式；（、桥路补偿法22-4试述应变电桥产生非线性的原因及消减非线性误差的措施。?R?R??RR?R?RR?R?1U33421421???)?)1?((????U答：原因：4RRRR2RRRR42314321上式分母中含ΔRi/Ri，是造成输出量的非线性因素。无论是输出电压还是电流，实际上都与ΔRi/Ri呈非线性关系。措施：(1)差动电桥补偿法：差动电桥呈现相对臂“和”，相邻臂“差”的特征，通过应变计合理布片达到补偿目的。常用的有半桥差动电路和全桥差动电路。(2)恒流源补偿法：误差主要由于应变电阻ΔRi的变化引起工作臂电流的变化所致。采用恒流源，可减小误差。2-5如何用电阻应变计构成应变式传感器？对其各组成部分有何要求？答：一是作为敏感元件，直接用于被测试件的应变测量；另一是作为转换元件，通过弹性敏感元件构成传感器，用以对任何能转变成弹性元件应变的其他物理量作间接测量。，力学性能参数受环境温度影响小，并与弹性元件匹配。）.S<0.05%~0.1%F要求：非线性误差要小（．μ3%。欲用来测量泊松比和2-6现有栅长3mm和5mm两种丝式应变计，其横向效应系数分别为5%应选用哪一种应变计？（其应力分布梯度较大）。试问：=0.33的铝合金构件在单向应力状态下的应力分布为什么？答：应选用栅长为5mm的应变计。?dRddR??????K)](1?2??[(1?2C)???(1?2)和知应力大小是通过测量应变片由公式xxmx?RR电阻的变化率来实现的。电阻的变化率主要由受力后金属丝几何尺寸变化所致部分（相对较大）加上电阻；后部分为电阻率随应变而变1.6μ率随应变而变的部分（相对较小）。一般金属≈0.3，因此(1+2μ)≈。显然，金属丝材的应变电阻效2.0C(1-2μ)≈0.4，所以此时K0=Km≈的部分。以康铜为例，C≈1，的应变计在相同力的3mm应以结构尺寸变化为主。从结构尺寸看，栅长为5mm的丝式应变计比栅长为作用下，引起的电阻变化大。2112?m/10NE?2?cm8g/?7.的钢构件承的应变计检测弹性模量、密度2-7现选用丝栅长10mm。试确定构件的最大应变频率限。受谐振力作用下的应变，要求测量精度不低于0.5%两者胶层机械应变波是以相同于声波的形式和速度在材料中传播的。当它依次通过一定厚度的基底、(答：l高就会有时间的迟后。应变计的这种响应迟后对动态都很薄，可忽略不计)和栅长(而为应变计所响应时，vve6f?为声波在钢构件中传播的速度；式中频)应变测量，尤会产生误差。由max?l又知道声波在该钢构件中的传播速度为：228112s/??m10m?9.8kg2E?102N/4s10??/m1?.585??v336??7.8kgm1087.?10?kg/4m/?10sv1.5856ef??6?0.5%?112kHz可算得max?3??lm?1010?32?10；丝绕应变计的灵敏系数为2，初始阻值120Ω2-8一试件受力...