测试的技术模拟题含答案

8-1单选题

1、关于轮辐式弹性元件，下列叙述中有误的是（ ）。 (A) 轮辐式弹性元件对加载方式不敏感，抗偏载性能好； (B) 轮辐式弹性元件测向稳定，是剪切受力的弹性元件； (C) 在各轮辐上下表面分别安装应变计； (D) 应变计分别安装在轮辐的侧面。

2、在工程结构上粘贴应变计时，（ ）的做法是不适当的。

(A) 贴片前用细砂纸交叉打磨试件，用4H铅笔划线，用丙酮檫净表面； (B) 粘贴后用兆欧表测量绝缘电阻； (C) 接线后采用硅胶作应变计的保护；

(D) 在环境温度下使用酚醛树脂粘接剂粘贴应变计。

3、在复杂受力情况下的单向应力测量中，如果试件材料的泊松比为0.3，利用电桥的加减特性或桥臂电阻的串、并联 最大可以使拉压力测量的读数增加到实际应变的（ ）倍。

(A) 2 ； (B) 1.3 ；(C) 1.6；(D) 4 8-2填空题

1、在平面应力状态下测量主应力，当主应力方向完全未知时，使用（ ）应变化。

2、测量转轴扭矩时，应变计应安装在与轴中心线成（ ）的方向上。 3、在转轴扭矩测量中，（ ）集电装置结构简单，使用方便，但是许用的线速度较低。 8-3 简答题

1、以单臂工作为例，说明在进行电阻应变测量时，消除温度影响的原理和条件？

把工作应变片和补偿片接在相邻桥臂，利用电桥的加减特性消除温度的影响。

条件是被测件与粘贴完补偿片温度的补偿板的材料相同；工作应变片和补偿片的规格型号相同；工作应变片和补偿片处于相同温度场中。

2、转轴扭矩的测量方法有哪几种？试述采用应变原理测量转轴扭矩的原理

及方法。

扭矩测量方法如下：

测量转轴的应变，例如应变式扭矩测量；

测量转轴两横截面的相对扭转角，例如用磁电感应式、光电感应式传感器测量扭矩；

测量轴材料导磁率的变化，例如采用压磁式传感器测量扭矩。 应变式扭矩测量方法如下：

沿与轴线45方向粘贴应变片，应变计的布置及组桥方式应考虑灵敏度、温度补偿及抵消拉、压及弯曲等非测量因素干扰的要求，如图8-1所示。

若沿与轴线45方向轴的应变值为ε1，则扭矩为

TWnE1Wn1

式中 E——材料的弹性模量；

μ——材料的泊松比； Wn——材料的抗扭模量。

测量前应做扭矩标定。若应变仪输出应变为ε

仪

，则

1仪/4

对于实心圆轴

16

图中电桥输出可经拉线式或电刷式集电装置连接到电阻应变仪。

WnD30.2D3图8-1

1 简述常温固化的箔式应变计安装步骤，说出使用的工具和材料。

(1) 检查和分选应变计。用放大镜做应变计的外观检查，用欧姆表和电桥测量和分选应变计。

(2) 试件的表面处理。用砂纸打磨试件表面，用铅笔画线，用无水酒精或丙酮等试剂清洁表面。

(3) 贴片。用502胶或环氧树脂型粘结剂，用小镊子拨正，上复玻璃纸等不被粘结的薄膜后，挤压出多余的胶水和气泡。基本固化后，去掉薄膜。

(4) 检查。用放大镜做粘贴质量的外观检查，用兆欧表检查敏感栅与试件的

绝缘电阻。

(5) 接线。用绝缘套管保护引线，通过接线端子连接导线。焊接器材有电烙铁、焊锡、松香等。

(6) 检查。用欧姆表检查电桥各桥臂的阻值。

(7) 防护。用硅橡胶等防护剂防护，用胶带和布带包扎，并在导线上做标记。 8-4应用题

1、一等强度梁上、下表面贴有若干参数相同的应变片，如题图8.1 所示。梁材料的泊松比为μ，在力P的作用下，梁的轴向应变为ε，用静态应变仪测量时，如何组桥方能实现下列读数？

a) ε； b) (1+μ)ε； c) 4ε； d) 2(1+μ)ε；e) 0；f) 2ε

题图8.2

解：

本题有多种组桥方式，例如图8-3所示。

题图8.3

2、如图8.4所示，在一受拉弯综合作用的构件上贴有四个电阻应变片。试分

析各应变片感受的应变，将其值填写在应变表中。并分析如何组桥才能进行下述测试：(1) 只测弯矩，消除拉应力的影响；(2) 只测拉力，消除弯矩的影响。电桥输出各为多少？

题图8.4

解

（1）组桥如图8.5a。

题图8.5

设构件上表面因弯矩产生的应变为ε，材料的泊松比为μ，供桥电压为u0，应变片的灵敏度系数为K。

各应变片感受的弯应变如表8.1-1。

表8.1-1

R1 -με 可得输出电压 uy11u0K[()(]u0K[2(1)]44

R2 ε R3 -ε R4 με 其输出应变值为 2(1) (2)组桥如图8.5b。

设构件上表面因拉力产生的应变为ε，其余变量同(1)的设定。 各应变片感受的应变如表8.1-2。

表8.1-2

R1 -με 可得输出电压

uy11u0K[()(]u0K[2(1)]44

R2 ε R3 ε R4 -με 输出应变值为 2(1)

3、用YD－15型动态应变仪测量钢柱的动应力，测量系统如题图10.6所示，若R1=R2=120Ω，圆柱轴向应变为220με，μ=0.3，应变仪外接负载为Rfz=16Ω，试选择应变仪衰减档，并计算其输出电流大小。（YD－15型动态应变仪的参数参见表8.3-1和8.3-2。）

表8.3-1 YD-15应变仪衰减档位

衰减档位置 衰减档总电阻（Ω） 衰减档用电阻（Ω） 信号衰减比（％） 量程（με） 1 600 600 100 ±100 3 600 200 33 ±300 10 600 60 10 ±1000 30 600 20 3.3 ±3000 100 600 6 1 ±10000 表8.3-2 YD-15应变仪输出及灵敏度 匹配电阻（Ω） 12,2 16 0.093 ±9.3 20 0.025 ±2.5 50 0.01 ±1 1000 10（mV/με） ±1（V） 输出灵敏度(mA/με） 0.25 满量程输出（mA） ±25 解

电桥输出应变

仪（1）（10.3)220286με

由题表8.3-1选衰减档3。

由题表8.3-2可知16Ω负载时的灵敏度为0.093mA/με，于是，输出电流的幅值

I=仪0.093/32860.093/38.87(mA)

4、用三轴45°应变花测得受力构件一点的应变值为：ε0=–267με，ε45=–570με，ε90=79με，已知材料的弹性模量E＝1.96×105Mpa，μ＝0.3，试计算主应力大小和方向。

解：

1,21090204524590222

4121226757025707922677922600E1.961051(12)(4120.3600)10650.0MPa 22110.3E1.961052(21)(6000.3412)106102.6MPa 22110.3它们与零度应变计的夹角分别为：

arctan122450901257026779arctan0902267791952125.00arctan2346350

5、用三角形应变花测得受力构件某点的应变值为：ε0=400με，ε60=–250με，ε120=–300με，已知材料的弹性模量E＝1.9613×105Mpa，μ＝0.3, 试计算主应力大小和方向。

1,2106012020602601202120023312400250225030023004002 40025030033400500E1.9610561()(4000.3500)1053.8MPa 1222110.3E1.9610562()(5000.3400)1081.9MPa 2122110.3它们与零度应变计的夹角分别为：

3(60120)113(250300)186.61.80arctanarctanarctan22060120224002503002135091.80

6、应变电桥如图8-7所示，其中R1，R2为应变计（R=120Ω，K=2）；若分别并联Ra=200kΩ，Rb=60kΩ，Rc=20kΩ，各相当于多少应变值输出？

RRaR2 RRRRaRRaaRR12011300106300kRk(RRa)2(120Ra)2Ra/602200,000/601b998106998

260,000/60c129801062980

220,000/60图8-7

7、在一特性常数 A=5με/N的等强度梁上，安装应变计如图8-8，若悬臂端加载P=20N，泊松比μ=0.25，根据图8-9中贴片和组桥方式，填写静态应变测量时的仪器读数（με）。R9，R10为温度补偿片。

图8-8

150 -150 -400 图8-9

125 200 8、用应变计测量一个小轴的扭矩，测量系统框图如图8-10，试在图8-11

中表示如何布片和组桥，要求电桥的灵敏度最高并消除附加弯曲和拉、压载荷的影响。已知小轴直径D=25mm，弹性模量E=2×105MPa，泊松比μ=0.25；应变仪灵敏度K=10mV/με，满量程输出为±1V，衰减档位置如表8-1所示；由A/D和PC构成虚拟仪器，设定其满量程输出为±1000με。（抗弯截面模量为0.1D3，抗扭截面模量为0.2D3。应变仪的特性参数如表8-1，8-2。）

当小轴加载扭矩为T=50Nm时，请选择应变放大器增益档，如果把显示值标定为输入扭矩，标定系数应为多少？

图8-10

图8-11

解：布片和组桥方式参见图8-1。轴的扭转公式为：

E45T0.2D3

1于是，可以求得

4550(10.25)T(1)106100106100 =335630.2DE0.2(2510)21010ε=4ε45=4×100=400με

I=Kε=10×400=4000 mV

衰减档位置10，输出电压为

U0=4000/10=400 mV

显示应变 ε0= U0×1000με/1000 mV =400με

9、用应变计测量一模拟小轴的扭矩，测量系统框图如图8-12，电桥电源电压为15V，应变计灵敏度系数为2.0。试在图8-11中表示如何布片和组桥，要求电桥的灵敏度最高并消除附加弯曲和拉、压载荷的影响。已知小轴直径D=30mm，弹性模量E=2×105MPa，泊松比μ=0.28；应变放大器有1，10，100，1000等4个增益档，其电压放大倍数分别为1，10，100，1000，满量程输出为±5V；由A/D和PC构成虚拟仪器，A/D输入范围为±5V，虚拟仪器对应的显示值是±5000mV。

当小轴加载扭矩为T=50Nm时，请选择应变放大器增益档，如果把显示值标定为输入扭矩，标定系数应为多少？

图8-12

E45 1T(1)50(10.28)61059.26 333560.2DE0.2(3010)21010T0.2D3UBDU0K4515103259.261061.778 mV

45选增益1000，输出电压为

Uo1.77810001778 mV 标定系数 K=50/1778=0.02812 N-m / mV

10、设计一圆筒形拉（压）力传感器，如何布片组桥才能消除加载偏心的影响，并由最大可能的灵敏度？最大负荷P=9.8kN时，电桥输出的应变值为1150με，若材料的弹性模量E=1.96×105MPa，泊松比μ=0.25，且设定此传感器弹性元件的内径为20mm，试确定传感器弹性元件的外径。

解：布片和组桥方式见图8-13所示。试件的实际应变值

ε=ε′/[2(1+μ)] =1150/[2(1+0.25)]=460με

图8-13

负荷等式为： 0.785(D2–d2)Eε=9800

0.785(D2–202)×10-6×1.96×105×106×460×10-6=9800

于是，有 D=23.2mm

11、减速器速比为i=3.5，输入轴直径d=50mm，输出轴直径D=80mm，利用

应变计按扭矩测量方法测得输入轴应变读数εd=700με，输出轴应变读数εD=540με，两轴材料相同，布片接桥相同，求减速器的机械效率。

解：

因为 T0.2D3所以，机械效率

E45 1η=(ω2T2)/(ω1T1) =(εDD3)/(iεdd3) =(540×803)/( 3.5×700×503)=0.9

12、见图8-14所示，力P作用在一个悬臂梁上（该梁的各种参数均为已知），

试问如何布片、接桥和计算才能测得P？

图8-14

解：

把P分解成Px和Py，并在梁上布片，如图8-15(a)所示。测量Py的组桥方式

如图8-15(b)所示，测量Px的组桥方式如图8-15(c)所示。P力的大小：

P=(Px2+Py2)1/2

图8-15

P与Px之间的夹角： θ=arctan(Py/Px)

13 矩形横截面的发动机连杆承受拉力N（示意图如图8.16所示）。为了测量拉力，如何布片组桥才能消除加载偏心和温度变化的影响，并有最大可能的灵敏度？

已知最大负荷Nmax=10 kN，电桥的供桥电压U0=12 V，材料的弹性模量E=2×105 MPa，泊松比μ=0.25，连杆的横截面积A=100 mm2，应变计的灵敏度系数K=2，该电桥的最大输出电压是多少？

图8.16

解：

布片组桥如图8.17所示。

图8.17

应变

N100006 50010EA21011100106

电桥输出电压

U输出U012K2(1)22(10.25)500106 447.5103V7.5mV放大器的增益：

G=5/(7.5×10-3)=667

或

GdB=20lg667=56.5 dB