Question

【题目】常见的一种力传感器由弹簧钢和应变片组成，其结构示意图如图甲所示。弹簧钢右端固定，在其上、下表面各贴一个相同的应变片。若在弹簧钢的自由端施加向下的作用力F，则弹簧钢发生弯曲，上应变片被拉伸，下应变片被压缩。应变片采用半导体材料制成，其阻值与长度成正比。给上、下应变片提供相等且恒定不变的电流，上应变片两端电压为，下应变片两端电压为，传感器把这两个电压的差值输出，用来反映力F的大小。半导体应变片的阻值随温度会发生变化，其变化情况如图乙所示。为消除气温变化对测量精度的影响，需分别给上、下应变片串联一合适的电阻，进行温度补偿。串联合适的电阻后，测量结果不再受温度影响。

（1）力F越大，弹簧钢的弯曲程度越_______（选填“大”或“小”），传感器输出的电压U越_______（选填“大”或“小”）。

（2）外力为时，上、下应变片的电阻分别是、；外力为时，上、下应变片的电阻分别是、。若，则、、、的从大到小的排列是________。

A. B.

C. D.

（3）如果未进行温度补偿，自由端受到相同的力F作用，该传感器下应变片两端的电压冬天比夏天_______（选填“大”或“小”）。

（4）进行温度补偿时，给下应变片串联的电阻最合适的是下列选项图中的_______。

A. B. C. D.

Answer 1

【答案】大 大 D 小 D

【解析】

（1）[1][2]力F越大，弹簧钢的弯曲程度越大，上、下两应变片的长度差越大，则传感器输出的电压U越大。

（2）[3]外力为时，上、下应变片的电阻分别是、，此时；外力为时，上、下应变片的电阻分别是、，此时。若，则、、、从大到小的排列是，故选D。

（3）[4]施加相同的力时，冬天比夏天下应变片的电阻改变量大，所以该传感器下应变片两端的电压冬天比夏天小。

（4）[5]原半导体应变片的阻值随温度升高而减小，所以补偿电阻的阻值应随温度升高而增大，再结合图乙知，故选D。