Question

力传感器

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。力越大，弹簧钢的弯曲程度越大。应变片结构如图乙所示，其中金属电阻丝的阻值对长度变化很敏感，给上、下金属电阻丝提供相等且大小不变的电流，上应变片两引线间电压为U₁，下应变片两引线间电压为U₂，传感器把这两个电压的差值U（U＝U₁﹣U₂）输出，用来反映力F的大小。金属电阻丝的阻值随温度会发生变化，其变化情况如图丙所示。为消除气温变化对测量精度的影响，需分别在上、下应变片金属电阻丝与引线之间串联一只合适的电阻，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。

阅读短文，回答问题

（1）这种力传感器是将力的大小转换为______（选填“电流”或“电压”）的装置；

（2）作用在弹簧钢自由端向下的作用力F增大时，下列说法正确的是__________；

A.  上、下应变片金属电阻丝电阻都增大

B.  上、下应变片金属电阻丝电阻都减小

C.  上应变片金属电阻丝电阻减小，下应变片金属电阻丝电阻增大

D.  上应变片金属电阻丝电阻增大，下应变片金属电阻丝电阻减小

（3）传感器输出的电压U随外力F增大而________（选填“增大”“减小”或“不变”）；

（4）进行温度补偿时，为了给上、下金属电阻丝提供相等且大小不变的电流，应给上金属电阻丝串联阻值随温度升高而________的电阻（选填“增大”“减小”或“不变”）。

Answer

电压 D 增大 减小

【解析】

(1)[1]传感器把两个电压的差值输出，用来反映力F的大小，所以这种力传感器是将力的大小转换为电压的装置；

(2)[2]外力F增大时，上应变片金属电阻丝长度变大，电阻变大，下应变片金属电阻丝长度变短，电阻变小，故选D；

(3)[3]压力越大电子秤示数越大，也就是输出的电压越大，所以说传感器输出的电压U随外力F增大而增大；

(4)[4]未进行温度补偿时，金属电阻丝的阻值随温度的增大而增大，所以串联的电阻应该是随着温度的升高而减小的电阻。