应变片的测量电路.ppt

章应变片的测量电路例子3.1测量电路惠斯登电桥(应变电桥)：惠斯登电桥测量原理电桥供电分直流、交流两种早期由于直流放大器的漂移大、线性差，故大多采用交流电桥配交流放大器。现在由于新一代（如斩波稳零集成运放ICL7650)的直流运放完全克服了早期直流放大器的弱点，现在放大器大多采用直流电桥。直流电桥和交流电桥的基本原理是相同的。为了叙述方便，下面先分析直流电桥的工作原理接桥方式:电压桥讨论输出端开路情况:讨论输出端开路情况:假设直流电源E内阻很小;UAC=E电桥的输出电压当U=0,电桥平衡展开多项式,忽略二阶张量,利用控制惠斯登电桥性态的关系式对于应变电桥电桥输入电压恒定时,输出电压与桥臂电阻变化率之间的关系非线性部分若略去U2,则引入非线性误差,此相对误差：考虑一极端情况,只有一臂(R1)接入应变片,其它三臂阻值不变线性关系如果电桥四臂接入相同的应变片同一批应变片:惠斯登电桥的基本性质（忽略非线性误差的情况下）布置应变片原则电桥灵敏度:表示电桥的传递特性电桥灵敏度的定义R1工作片；R4,R2,R3仪器内部的固定电阻单臂电桥(只有一工作片,邻臂有温度补偿片):R1工作片；R2(或R4)为温度补偿片,R3,R4（或R2,R3)仪器内部的固定电阻邻臂电桥(两个工作片)R1,R2(或R1,R2)工作片；R3,R4（或R2,R3）仪器内部的固定电阻全臂电桥(同一批四个工作片)R1,R4R2,R3工作片；同时起到温度补偿对臂电桥(两个工作片)在AB，CD两个臂上接工作片，BC，DA接温度补偿片。四个臂的电阻同处一个温度场，温度影响相互抵消。其桥臂电阻的变化为两枚应变片电阻变化的平均值即多个应变片并联接桥后，也不能提高电桥的输出电压。并联后每个应变片的电压降也没改变。而且也起不到平均作用。因此在实际测试中，一般不用并联这种联接方式。应变片在构件上的布置以及在电桥中的接法在复杂变形测量中测取其中某一指定的应变成份，而将其余的应变成份消除例1图示所示受拉构件，测拉应变。方案一：图a,R1电阻变化有：拉力P及温度效应：例1图示所示受拉构件，测拉应变。方案一：图a,R1电阻变化有：拉力P及温度效应：方案二：图bR1与R2垂直，电桥如c，解：方案一，同上方案二：图b补偿片贴在构件下表面且轴线与工作片平行有：2023/5/24方案二：如图d将四个片子接成全桥，有：例５：圆轴扭矩测量解：圆轴受扭转时，沿表面与母线成45角的方位上，产生最大拉、压应力1=-2，其数值与圆截面上最大剪应力max相等。剪应力与扭矩有如下关系：将得到的应变值除4计算求得到Mr。例6(1)测定材料弹性模量E和泊松比μ的测量解：测量弹性模量E，贴片方法如图a,按图b接成全桥进行对臂测量。εF——轴向拉力引起的应变，εM——弯曲变形引起的应变。测量泊松比μ，利用R1’、R2’、R3’、R4’按图b接成全桥进行对臂测量。负载电压的影响利用等效电源原理电桥负载电阻为RL,输出电流与电压为了使电桥功率输出最大选择适当的负载电阻，这种电桥称为功率桥。这时功率桥的输出电压与电流与电压桥推导方法相同,半等臂电桥R1,2,=R’,R3,4=R’’,当桥臂阻值变化时交流(载波)电桥交流电桥与直流电桥的区别电容的影响分布电容为一假想的集中电容代替,并与应变片电阻并联交流电桥的平衡条件采用半桥接法电桥输出电压与应变片电阻变化率之间的关系2023/5/24令：电桥因R1变化而输出的复数电压输出电压三部分组成电位计式电路令若r=9,K=2,ε=5000με时电位计式电路的灵敏度流过应变片的最大电流为作业