《传感器及应用》电阻应变式传感器的组成、应变效应和应变片的种类、结构与粘贴（举一反三考点练）- 课后自测（卷2）答案+解析版

举一反三考点练 《传感器及应用》电阻应变式传感器的组成、应变效应和应变片的种类、结构与粘贴-课后自测 知识点一 电阻应变式传感器的组成 1. （简答题）简述电阻应变式传感器中弹性敏感元件的主要作用是什么。 2. （简答题）电桥电路在电阻应变式传感器中的作用是什么。 3. （简答题）电阻应变式传感器的基本组成有哪些部分。 4. （填空题）电阻应变式传感器主要由______、______、信号放大器以及外壳与连接件等组成。其中，______是将机械应变转换为电阻变化的元件。 5. （填空题）在电阻应变式传感器中，为了消除温度变化对电阻应变片电阻值的影响，通常会加入______元件。 知识点二 应变效应 1. （简答题）什么是应变效应？ 2. （简答题）应变效应与哪些物理量有关？如何描述它们之间的关系。 。 3.（简答题）什么是应变片的工作原理？它是如何将应变转化为电信号的。 4.（分析题）某桥梁在运营过程中，其关键部位的应变片监测到应变值异常增大。试分析可能导致这一异常现象的原因，并讨论应变效应在桥梁健康监测中的重要性。 5.（填答题）应变效应是指物体在受到外力作用时，其内部产生的______与外力之间的关系。这种关系通常通过______定律来描述，即应力与应变成正比，比例系数称为材料的弹性模量 知识点三 应变片的种类、结构与粘贴 1. （简答题）电阻应变片的敏感栅通常由哪些材料制成？这些材料有什么特点。 2. （分析题）电阻应变式传感器中，膜片式弹性敏感元件在压力测量中的工作原理是什么。 3. （简答题）在使用应变片进行应变测量时，需要注意哪些因素以确保测量结果的准确性。 4. （填空题）应变片是一种用于测量物体应变的传感器，根据其工作原理和制造材料的不同，应变片主要分为金属应变片和______应变片两大类。金属应变片通常由敏感栅、基底、覆盖层和引线等部分组成，其中敏感栅是由______制成的电阻丝或箔材，其电阻值随应变而变化。 5. （填空题） 在应变片的粘贴过程中，首先需要对被测物体表面进行清洁和处理，以确保粘贴的牢固性和测量的准确性。粘贴前，通常需要在被测物体表面涂上适量的______，以提高应变片与被测物体之间的粘接力。粘贴完成后，还需对应变片进行______处理，以确保其能长期稳定地工作。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 举一反三考点练 《传感器及应用》电阻应变式传感器的组成、应变效应和应变片的种类、结构与粘贴-课后自测 知识点一 电阻应变式传感器的组成 1. （简答题）简述电阻应变式传感器中弹性敏感元件的主要作用是什么。 【答案】 弹性敏感元件的主要作用是直接感受被测量，如力、压力、扭矩等，并将这些被测量转换为自身的弹性变形。因为只有弹性敏感元件产生变形，粘贴在其表面的电阻应变片才会随之产生应变，进而引起电阻值的变化，最终实现将被测量转换为电信号输出。例如在测量力的传感器中，弹性敏感元件会在力的作用下发生拉伸或压缩变形，为后续电阻应变片的信号转换提供基础。 2. （简答题）电桥电路在电阻应变式传感器中的作用是什么。 【答案】 电桥电路在电阻应变式传感器中起着将电阻变化转换为电压或电流输出的作用。当应变片受到应变时，其电阻值会发生变化，这个变化会导致电桥电路的输出电压或电流发生变化。通过测量这个输出电压或电流，我们可以间接地测量出应变的大小。此外，电桥电路还具有提高测量精度和稳定性的优点。 3. （简答题）电阻应变式传感器的基本组成有哪些部分。 【答案】 1. 电阻应变片：这是传感器的核心元件，负责将应变（如机械应力或压力）转换为电阻值的变化。 2. 电桥电路：电桥电路用于将电阻应变片的电阻变化转换为可测量的电压或电流输出。它通常包括四个电阻，其中一个或多个是应变片。 3. 信号放大器：由于电桥电路输出的信号通常很微弱，因此需要信号放大器来放大这个信号，以便进行后续处理或记录。 4. 温度补偿元件：为了消除温度变化对电阻应变片电阻值的影响，通常会加入温度补偿元件，以提高传感器的精度和稳定性。 5. 外壳与连接件：这些部分用于保护传感器内部元件，并提供与外部设备的连接接口。 4. （填空题）电阻应变式传感器主要由______、______、信号放大器以及外壳与连接件等组成。其中，______是将机械应变转换为电阻变化的元件。 【答案】电阻应变片；电桥电路；电阻应变片 5. （填空题）在电阻应变式传感器中，为了消除温度变化对电阻应变片电阻值的影响，通常会加入______元件。 【答案】温度补偿 知识点二 应变效应 1. （简答题）什么是应变效应？ 【答案】 应变效应是指材料在受到外力作用时，其尺寸、形状或内部微观结构发生变化的现象。这种变化通常与外力的大小和方向成正比。 2. （简答题）应变效应与哪些物理量有关？如何描述它们之间的关系。 【答案】 应变效应与外力（或应力）、材料的尺寸变化（应变）以及材料的弹性模量等物理量有关。它们之间的关系可以通过胡克定律来描述，即在弹性范围内，材料的应变与应力成正比，比例系数即为弹性模量。这一定律揭示了材料在受力时的弹性变形规律。 3.（简答题）什么是应变片的工作原理？它是如何将应变转化为电信号的。 【答案】 应变片的工作原理基于电阻应变效应，即当材料受到外力作用发生应变时，其电阻值会发生变化。应变片通常由一根或几根金属丝或半导体材料制成，并粘贴在被测物体的表面。当被测物体受到外力作用时，应变片随之发生应变，导致其电阻值发生变化。通过测量这种电阻变化，可以间接地测量出被测物体的应变情况，并将其转化为电信号进行传输和处理。 4.（分析题）某桥梁在运营过程中，其关键部位的应变片监测到应变值异常增大。试分析可能导致这一异常现象的原因，并讨论应变效应在桥梁健康监测中的重要性。 【答案】 可能导致桥梁关键部位应变值异常增大的原因包括：桥梁荷载超过设计标准、桥梁结构存在损伤或缺陷、桥梁基础不稳定等。这些因素都可能导致桥梁在受力作用下产生过大的变形，从而引发应变值的异常增大。 应变效应在桥梁健康监测中的重要性体现在：通过监测桥梁关键部位的应变值，可以及时发现桥梁结构的异常情况，为桥梁的维护和管理提供重要依据。例如，当应变值超过某一阈值时，可以认为桥梁结构存在安全隐患，需要采取相应措施进行加固或维修。此外，通过分析应变值的变化趋势，还可以对桥梁的剩余寿命进行预测和评估。因此，应变效应在桥梁健康监测中发挥着至关重要的作用。 5.（填答题）应变效应是指物体在受到外力作用时，其内部产生的______与外力之间的关系。这种关系通常通过______定律来描述，即应力与应变成正比，比例系数称为材料的弹性模量 【答案】应变，胡克 知识点三 应变片的种类、结构与粘贴 1. （简答题）电阻应变片的敏感栅通常由哪些材料制成？这些材料有什么特点。 【答案】 敏感栅通常由康铜、镍铬合金等材料制成。康铜的特点是电阻温度系数小，稳定性好，应变灵敏系数适中且在相当大的应变范围内保持常数，对铜的热电动势小，价格便宜，是目前应用最广泛的应变片材料之一。镍铬合金的特点是电阻温度系数较大，应变灵敏系数较高，工作温度范围较宽，高温下抗氧化性能好，常用于高温环境下的应变测量。 2. （分析题）电阻应变式传感器中，膜片式弹性敏感元件在压力测量中的工作原理是什么。 【答案】 膜片式弹性敏感元件在压力作用下会产生变形。当均匀分布的压力作用于膜片时，膜片会发生中心鼓起或平面拉伸变形。对于周边固定的圆形平膜片，在压力作用下，膜片中心的应变最大。将电阻应变片粘贴在膜片的适当位置（如中心或边缘等应变变化明显的区域），当膜片因压力产生应变时，电阻应变片也随之产生应变，其电阻值发生变化。 3. （简答题）在使用应变片进行应变测量时，需要注意哪些因素以确保测量结果的准确性。 【答案】 应变片的粘贴质量：应变片应牢固地粘贴在被测物体的表面上，避免产生气泡或脱落。 温度影响：温度变化可能导致应变片电阻值的变化，从而影响测量结果。因此，应采取措施减小温度对测量结果的影响。 电磁干扰：避免电磁场对应变片的干扰，确保测量信号的稳定性和准确性。 测量电路的设计：合理设计测量电路，以提高测量精度和稳定性。例如，可以采用桥式电路来消除温度误差和非线性误差。 数据处理和分析：对测量数据进行适当的处理和分析，以提取有用的应变信息并评估测量结果的可靠性。 4. （填空题）应变片是一种用于测量物体应变的传感器，根据其工作原理和制造材料的不同，应变片主要分为金属应变片和______应变片两大类。金属应变片通常由敏感栅、基底、覆盖层和引线等部分组成，其中敏感栅是由______制成的电阻丝或箔材，其电阻值随应变而变化。 【答案】 半导体；金属 5. （填空题） 在应变片的粘贴过程中，首先需要对被测物体表面进行清洁和处理，以确保粘贴的牢固性和测量的准确性。粘贴前，通常需要在被测物体表面涂上适量的______，以提高应变片与被测物体之间的粘接力。粘贴完成后，还需对应变片进行______处理，以确保其能长期稳定地工作。 【答案】 粘贴剂（或胶水、黏合剂）；防护（或密封、固化）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$