题目
用于测量起吊重量的拉力传感器如图3所示。应变片R1、R2、R3、R4贴在等截面轴上,它们组合的电桥电路如图3(b)所示。试由图简述拉力传感器的工作原理。-O-|||-R1 R3-|||-R1 R2 U。-|||-R3-|||-R4 R4 R2 v-|||-起吊物 E-|||-m-|||-(a) (b)图3 测量起吊重量的拉力传感器示意图
用于测量起吊重量的拉力传感器如图3所示。应变片R1、R2、R3、R4贴在等截面轴上,它们组合的电桥电路如图3(b)所示。试由图简述拉力传感器的工作原理。
图3 测量起吊重量的拉力传感器示意图
题目解答
答案
答:在等截面轴上贴有四个应变片,当没有起吊钩上起吊物时,由R1、R2、R3、R4组成的桥式电路平衡,输出电压为零;当起吊钩上挂上起吊物时,等截面轴将被上下拉伸,使得贴在等截面轴上的轴向应变片(R1和R2)也随之拉伸,这两个电阻的阻值变大,而径向应变片(R3和R4)被压缩,R3和R4的阻值变大,桥式电路失去平衡,输出电压不为零,并且随着起吊物重量的增大,输出电压也线性增大,通过测量桥式电路输出电压的大小,便可知起吊物的重量。
解析
步骤 1：理解拉力传感器的结构
拉力传感器由等截面轴和四个应变片（R1、R2、R3、R4）组成。其中，R1和R2是轴向应变片，R3和R4是径向应变片。这些应变片被连接成一个电桥电路，如图3(b)所示。
步骤 2：分析电桥电路的平衡状态
当没有起吊物时，等截面轴不受力，四个应变片的电阻值保持不变，电桥电路处于平衡状态，输出电压为零。
步骤 3：分析电桥电路的不平衡状态
当起吊物被挂上时，等截面轴受到拉力，轴向应变片（R1和R2）被拉伸，电阻值变大；径向应变片（R3和R4）被压缩，电阻值变大。由于电阻值的变化，电桥电路失去平衡，输出电压不为零。
步骤 4：分析输出电压与起吊物重量的关系
随着起吊物重量的增大，等截面轴的拉伸量增大，轴向应变片和径向应变片的电阻值变化量也增大，电桥电路的输出电压也随之增大。通过测量电桥电路的输出电压，可以间接测量起吊物的重量。
拉力传感器由等截面轴和四个应变片（R1、R2、R3、R4）组成。其中，R1和R2是轴向应变片，R3和R4是径向应变片。这些应变片被连接成一个电桥电路，如图3(b)所示。
步骤 2：分析电桥电路的平衡状态
当没有起吊物时，等截面轴不受力，四个应变片的电阻值保持不变，电桥电路处于平衡状态，输出电压为零。
步骤 3：分析电桥电路的不平衡状态
当起吊物被挂上时，等截面轴受到拉力，轴向应变片（R1和R2）被拉伸，电阻值变大；径向应变片（R3和R4）被压缩，电阻值变大。由于电阻值的变化，电桥电路失去平衡，输出电压不为零。
步骤 4：分析输出电压与起吊物重量的关系
随着起吊物重量的增大，等截面轴的拉伸量增大，轴向应变片和径向应变片的电阻值变化量也增大，电桥电路的输出电压也随之增大。通过测量电桥电路的输出电压，可以间接测量起吊物的重量。