电阻应变片接桥ppt课件.ppt

2.2.4电阻应变片电阻传感器的测量电路电阻应变片的信号调理电路由于将应变等机械量转换为电阻的变化，此变化的数量是很微弱的，因此须采用高精度的测量电路——电桥测量电路。1.电桥分类：●按桥压分：直流电桥；恒流源电桥；恒压源电桥交流电桥●按输出方式分：功率电桥（按低阻抗负载）电压电桥（按高阻抗负载）2.常用的几个术语▲全桥：▲半桥：3.电桥平衡条件4.电桥输出公式直流电桥、交流电桥均适合：电桥输出公式的使用前提条件：1）先决条件是：电桥起始是平衡的；2）无论各电阻如何变化，一定要在平衡点附近；3）仅发生微小变化；4）假定各桥臂电阻起始是相等的。由于，电桥输出公式又可写成:上式为电桥加减特性表达式。电桥输出公式讨论：①单臂工作只有一只电阻R产生ΔR变化时，电桥输出电压③四臂工作设R1、R3产生正ΔR的变化，R2、R4产生负ΔR的变化，且ΔR绝对值相等，即R1、R3产生正应变，R2、R4产生负应变，且应变的绝对值相等，则电桥的输出为单臂工作的4倍。★重要结论：当相邻桥臂为异号或相对桥臂为同号的电阻变化时，电桥的输出可相加；当相邻桥臂为同号或相对桥臂为异号的电阻变化时，电桥的输出应相减。★电桥输出的八字原则:相邻相减，相对相加。5.交、直流电桥的异同点(以输出为正电压的单臂电桥为例)★相同点：输出电压的幅值都与被测的应变成正比；★不同点：一、直流电桥1.直流电桥平衡条件电桥如图2-29所示,U为电源,R1、R2、R3及R4为桥臂电阻,RL为负载电阻。当电桥平衡时,Uo=0,则有R1R4=R2R3或2.直流电桥电压灵敏度R1为工作应变片，R2,R3,R4为电桥固定电阻，这就构成了单臂电桥。应变片工作时,其电阻值变化很小,电桥相应输出电压也很小,一般需要加入放大器放大。由于放大器的输入阻抗比桥路输出阻抗高很多,所以此时仍视电桥为开路情况。当产生应变时,若应变片电阻变化为ΔR,其它桥臂固定不变,电桥输出电压Uo≠0,则电桥不平衡输出电压为设桥臂比n=R2/R1,由于ΔR1R1,分母中ΔR1/R1可忽略,并考虑到平衡条件R2/R1=R4/R3,则上式可写为电乔电压灵敏度定义为由dku/dn=0求RU的最大值,得求得n=1时,ku为最大值。这就是说,在电桥电压确定后,当R1=R2=R3=R4时,电桥电压灵敏度最高,此时有ku=从上述可知,当电源电压U和电阻相对变化量ΔR1/R1一定时,电桥的输出电压及其灵敏度也是定值,且与各桥臂电阻阻值大小无关。3.电桥的非线性误差由式（2-43）求出的输出电压因略去分母中的ΔR1/R1项而得出的是理想值,实际值计算为非线性误差为δ=为了减小和克服非线性误差,常采用差动电桥如图2-29(c)所示,在试件上安装两个工作应变片,一个受拉应变,一个受压应变,接入电桥相邻桥臂,称为半桥差动电路,该电桥输出电压为所以平衡条件为或设电桥臂阻抗为上列各式说明:交流电桥的平衡条件与直流电桥的不同,需要满足两个方程式,即必须不仅各桥臂复阻抗的模满足一定的比例关系,而且相对桥臂的幅角和必须相等。2.交流应变电桥的输出特性及平衡调节交流电桥的初始状态是平衡的。当工作应变片R1改变ΔR1后，引起Z1变化ΔZ1，可算出：举例说明，如图2-30所示式中C1、C2表示应变片引线分布电容,由交流电路分析可得要满足电桥平衡条件,即=0,则有Z1Z4=Z2Z3整理得对这种交流电容电桥,除要满足电阻平衡条件外,还必须满足电容平衡条件。为此在桥路上除设有电阻平衡调节外还设有电容平衡调节。电桥平衡调节电路如图2-31所示。当被测应力变化引起Z1=Z0+ΔZ,Z2=Z0-ΔZ变化时,则电桥输出为2.2.5应变片式电阻传感器的应用举例1.圆柱式测力传感器图2-32所示为柱式、筒式力传感器,应变片粘贴在弹性体外壁应力分布均匀的中间部分,对称地粘贴多片,电桥接线时应尽量减小载荷偏心和弯矩的影响,贴片在圆柱面上的位置及其在桥路中的连接如图2-30（c）、（d）所示,R1和R3串接,R2和R4串接,并置于桥路对臂上以减小弯矩影响,横向贴片作温度补偿用。2.梁式力传感器悬臂梁式传感器是一种低外形、高精度、抗偏、抗侧性能优越的称重测力传感器。采用弹性梁及电阻应变计作敏感转换元件,组成全桥电路。当垂直正压力或拉力作用在弹性梁上时,电阻应变计随金属弹性梁一起变形,其应变使电阻应变计的阻值变化,因而应变电桥输出与拉力(或压力)成正比的电压信号。配以相应的应变仪,数字电压表或其他二次仪表,即可显示或记录重量(或力)。如图2-33所示：图2-33(a)为等截面梁,适合于5000N以下的载荷测量。2-33(b)为等强度梁。图2-33(c)为双孔梁,多用于小量程工业电子秤和商业电子秤。2-33(d)为“S”型