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Problem 1.
(a)已知的方程:
(ΔR / R₀) / ε = 1 + 2ν + (Δρ / ρ) / ε
在这个方程中:
- ΔR 是电阻变化。
- R₀ 是初始电阻。
- ε 是应变。
- ν 是泊松比。
- Δρ 是电阻率变化。
- ρ 是初始电阻率。
现在,我们将从这个方程中导出应变计的标定因子(F)。
[ΔR / (R₀ε) - Δρ / (ρε)] = 1 + 2ν
对于一个矩形导体应变计,我们可以定义以下参数:
- L₀:初始长度
- W₀:初始宽度
- H₀:初始厚度
- R₀:初始电阻
- ρ:初始电阻率
在应变计受到拉伸应变时,其长度变化 ΔL 与初始长度 L₀ 之间存在关系:
ε = ΔL / L₀
考虑到这些参数,我们可以表示电阻变化 ΔR 和电阻率变化 Δρ 如下:
ΔR = (ρ * L₀ * ΔL) / W₀ * H₀
Δρ = ρ * (ΔR / R₀)
现在,将这些表达式代入我们的方程:
[ΔR / (R₀ε) - Δρ / (ρε)] = 1 + 2ν
[(ρ * L₀ * ΔL) / (W₀ * H₀ * R₀ * ε) - (ρ * ΔR / (R₀ * ρ * ε))]
= 1 + 2ν
两个项都包含了 ΔL。我们可以将其提取出来:
ΔL * [ (ρ * L₀) / (W₀ * H₀ * R₀ * ε) - (ρ / (R₀ * ε)) ] = 1 + 2
ν
现在,我们可以将方程简化:
ΔL * [ (ρ * L₀) / (W₀ * H₀ * R₀ * ε) - (ρ / (R₀ * ε)) ] = 1 + 2
ν
现在,我们可以观察括号中的项,它们与电阻的标定因子 F 有关。标定因子通
常定义为 ΔR/R₀ 与应变 ε 之间的比值。所以:
F = (ΔR / R₀) / ε
将其代入方程:
ΔL * [F - (ρ / (R₀ * ε))] = 1 + 2ν
已经得到了与应变计的标定因子 F 有关的表达式。因此,可以证明应变计的标
定因子可以由给定的方程描述。
(b)压阻效应(Piezoresistive Effect)是一种物理效应,描述了在一些材
料中,电阻随着材料受到机械应变(压力或拉伸)而发生变化的现象。
(c)已知 F = (ΔR / R₀) / ε
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