1、例1.以阻值R=120,灵敏度S=2的电阻应变片与阻值R=120的固定电阻组成的电桥,供桥电压为3V,并假定负载为无穷大,当应变片的应变值为2和2000时,分别求出单臂、双臂电桥的输出电压,并比较两种情况下的电桥的灵敏度。 (:微应变,即 ),解:(1)单臂电桥输出电压。 当应变片为2时,,当应变值为2000时的输出电压为,(2)双臂电桥输出电压。 当应变片为2时,,当应变值为2000时的输出电压为,例2. 现有四个电路元件:电阻 ,电感L和电容C,拟接四臂交流电桥,试画出能满足电桥平衡的正确接桥方法,并写出该电桥的平衡条件。(设电桥激励为 ,电桥输出为 ),例3. 用电阻应变片及双臂电桥测量
2、悬臂梁的应变。其贴片及组桥方法如下图所示。已知图中 ,上、下贴片位置对称,应变片的灵敏度系数k=2。应变值 ,电桥供桥电压 。试分别求出图(b)、图(c)组桥时的输出电压 ?,解:如图(b)组桥时的输出电压为,如图(c)组桥时的输出电压为,例4.下图中所示为两支流电桥,其中图(a)称为卧式桥,图(b) 称为立式桥,且 。 为应变片, 为固定电阻。试求在电阻应变片阻值变化为 时,两电桥的输出电压表达式并加以比较。,解:图(a)中,卧式桥的输出电压为图(b)中,立式桥的输出电压为,由此可知,当 时,得 ,在忽略了高阶无穷小之后,两电桥的输出电压是一样的,均为,不同之处是:立式桥有非线形误差,而卧式
3、桥没有,所以卧式桥更精确。,例5.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120的金属应变片R1和R2,把这两应变片接人差动电桥。若钢的泊松比=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=0.48,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=21011N/m2,求其所受拉力大小。,解:由R1/R1=K1,则,2= 1= 0.2850.002= 0.00057 所以电桥输出电压为,当柱体直径d=10mm时,由,,得,例6. 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
4、称重传感器,如图所示。已知l=10mm,b0=llmm,h=3mm,E=2.1104N/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=Uo/F)。当称重0.5kg时,电桥的输出电压Uo为多大?,解:等强度梁受力F时的应变为,当上下各贴两片应变片,并接入四臂差动电桥中时,其输出电压:,则其电压灵敏度为,=3.46310-3 (V/N)=3.463(mV/N) 当称重 F=0.5kg=0.59.8N=4.9N时,输出电压为 U0 =Ku F=3.4634.9=16.97(mV),例7. 有四个性能完全相同的应变片(K=2.0),将其贴在习题图所示的压力传感器圆板形感压膜
5、片上。已知膜片的半径R=20mm,厚度h=0.3mm,材料的泊松比=0.285,弹性模量E=2.01011N/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?,解:(1)四个应变片中,R2、R3粘贴在圆形感压膜片的中心且沿切向;R1、R4粘贴在圆形感压膜片 之外沿径向,并使其粘贴处的应变r与中心切向应变tmax相等。如下图(a)所示。,(2)测量电桥电路如上图(b)所示。,(3)根据(1)的粘贴方式,知,1 =4 = tmax = 0.7656103,(4)具有温度补偿作用; (5)输出电压与被测力之间存在线性关系,因此,由(3)知,