传感器原理与应用习题_第2章电阻式传感器
《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
教材：传感器技术贾伯年主编，及其他参考书第2章电阻式传感器
21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义。
答：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。
对于金属材料，灵敏系数K0Km（12卩）C（12卩）。前
部分为受力后金属几何尺寸变化，一般
卩因此后部分为电阻率
随应变而变的部分。金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。
对于半导体材料，灵敏系数
K0Ks（12卩）
E。前部
分同样为尺寸变化，后部分为半导体材料的压阻效应所致，而
E（12卩），因此KOKs
E。半导体材料的应变电阻
效应主要基于压阻效应。
22从丝绕式应变计的横向效应
f考虑，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的静态应力和动态应力时，还需考虑什么因素？
23简述电阻应变计产生热输出的原因及其补偿办法。
答：电阻应变计的温度效应及其热输出两部分组成：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。
补偿办法：1、温度自补偿法单丝自补偿应变计；（2）双
丝自补偿应变计
2、桥路补偿法双丝半桥式；补偿块法
24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。答：原因：UU4R1R1R2R2R3R3R4R41R3R2R41R1
2R1R2R3R4h式分母中含△RiRi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
△RiRi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
相邻臂“差”的特征，通过应变计合理布片达到补偿目的。
“和”，
常用的有半桥差动电路和全桥差动电路。
（2）恒流源补偿法：误差主要于应变电阻△Ri的变化弓
起工作臂电流的变化所致。采用恒流源，可减小误差。
25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。
f要求：非线性误差要小，力学性能参数受环境温度影响
小，r