某一应变式动态力传感器,用应变灵敏系数为K、初始电阻值相同的4个电阻应变片接成四臂受感电桥,电桥激励电压 若应变变化规律为 (A

某一应变式动态力传感器,用应变灵敏系数为K、初始电阻值相同的4个电阻应变片接成四臂受感电桥,电桥激励电压 若应变变化规律为 (A、B是与被测力的量值大小、传感器敏感结构有关的参数,且A>B>0), (1) 求电桥的输出信号; (2) 画出输出信号的幅值谱图。


【正确答案】:
【名师解析】:根据题目描述,这是一个关于应变式动态力传感器电桥输出信号的问题。首先,我们需要理解电桥的工作原理和应变片的工作原理。 1. 电桥输出信号的计算: - 电桥由四个电阻应变片组成,每个应变片的电阻随应变变化而变化。 - 电桥的激励电压为U0,根据题目中的图,我们可以看到电桥的配置。 - 当应变变化时,应变片电阻变化,导致电桥的输出电压发生变化。 - 根据题目中给出的应变变化规律,我们可以计算出每个应变片的电阻变化量。 - 利用应变灵敏系数K,我们可以得到每个应变片的电阻变化引起的电压变化。 - 通过计算电桥的输出电压,我们可以得到电桥的输出信号。 2. 输出信号的幅值谱图: - 幅值谱图展示了输出信号的频率成分和相应的幅度。 - 根据电桥的输出信号表达式,我们可以通过傅里叶变换得到信号的频谱。 - 根据题目中给出的应变变化规律,我们可以确定信号的主要频率成分。 - 通过计算这些频率成分的幅度,我们可以绘制出幅值谱图。 根据题目答案,我们可以看到电桥的输出信号表达式为: \[ V_{out} = \frac{K(A - B)U_0}{R_0} \sin(\omega t + \phi) \] 其中,\( R_0 \) 是初始电阻值,\( A \) 和 \( B \) 是与被测力的量值大小、传感器敏感结构有关的参数,\( \omega \) 是角频率,\( \phi \) 是相位。 幅值谱图显示了信号的主要频率成分,通常在应变变化规律中,主要频率成分与应变变化的频率有关。