传感器与检测技术习题答案(二)

第2章 电阻式传感器思考题答案

1.金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同? 答：金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化而产生的，半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的。 2.直流测量电桥和交流测量电桥有什么区别?

答：它们的区别主要是直流电桥用直流电源，只适用于直流元件，交流电桥用交流电源，适用于所有电路元件。

3.热电阻测量时采用何种测量电路?为什么要采用这种测量电路?说明这种电路的工作原理。 答：通常采用电桥电路作为测量电路。为了克服环境温度的影响常采用下图所示的三导线四分之一电桥电路。由于采用这种电路，热电阻的两根引线的电阻值被分配在两个相邻的桥臂中，如果R1?R2，则由于环境温度变化引起的引线电阻值变化造成的误差被相互抵消。

R1R2Rˊ1RtˊR2ttR4R3热电阻的测量电路

4.采用阻值为120Ω灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V，并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为1和1 000时，试求单臂、双臂和全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。

K?U4?2?10?6K?U??2?10?6/V，应变为解：单臂时U0?，所以应变为1时U0?444K?U4?2?10?3K?U??2?10?3/V；双臂时U0?1000时应为U0?，所以应变为1442时

K?U4?2?10?6U0???4?10?622/V，应变为1000时应为

K?U4?2?10?3U0???4?10?3/V；全桥时U0?K?U，所以应变为1时

22U0?8?10?6/V，应变为1000时应为U0?8?10?3/V。从上面的计算可知：单臂时灵敏度

最低，双臂时为其两倍，全桥时最高，为单臂的四倍。

5.采用阻值R=120Ω灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片与阻值R=120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为10V。当应变片应变为1000时，若要使输出电压大于10mV，则可采用何

种工作方式（设输出阻抗为无穷大）？

解：由于不知是何种工作方式，可设为n，故可得：

K?U2?10?10?3U0???10mV

nn得n要小于2，故应采用全桥工作方式。

6.如图所示为一直流电桥，供电电源电动势E=3V，R3=R4=100Ω，R1和R2为同型号的电阻应变片，其电阻均为50Ω，灵敏度系数K=2.0。两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。设等强度梁在受力后产生的应变为5 000，试求此时电桥输出端电压U0。

R4R3Ｕ０R1R2R2R1ＦＥ题6图

K?U2?3?5?10?3??15/mV 解：此电桥为输出对称电桥，故U0?227.光敏电阻有哪些重要特性，在工业应用中是如何发挥这些特性的？

答：光敏电阻是采用半导体材料制作，利用内光电效应工作的光电元件。它的重要特性是在无光照时阻值非常大，相当于断路，有光照时阻值变得很小，相当于通路。在工业应用中主要就是通过光的变化来各种电路的控制。