《【测试技术课程设计】4-3-2 常用传感器-直流电桥.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【测试技术课程设计】4-3-2 常用传感器-直流电桥.pdf（17页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术测量电路测量电路电桥电桥（教材第（教材第130页）页）ER1R2R3R4V电桥是将电阻、电感、电容等参量的变化转换为电压或电流输出的一种测量电路，由于桥式测量电路简单可靠，而且具有很高的精度和灵敏度，因此在测量装置中被广泛采用。电桥的分类：电桥是将电阻、电感、电容等参量的变化转换为电压或电流输出的一种测量电路，由于桥式测量电路简单可靠，而且具有很高的精度和灵敏度，因此在测量装置中被广泛采用。电桥的分类：直流电桥交流电桥直流电桥交流电桥按激励电源按激励电源偏值法归零法偏值法归零法按工作原理按工作原理直流电桥华中科技大学机械学院华中科技大学机
2、械学院机械工程测试技术1324oe1234()()R RR RUURRRR平衡条件平衡条件1324R RR R 直流电桥直流电桥如右图所示，以电阻 如右图所示，以电阻 R1 1、R2、R3、R4 组 成电桥的四个桥臂，在 电桥的对角点 组 成电桥的四个桥臂，在 电桥的对角点 a、c 端接 入直流电源端接 入直流电源Ue，b、d 端 输出电压端 输出电压Uo，电桥四个 桥臂中的一个或多个是 阻值随被测量变化的电 阻传感器元件，如电阻 应变片。，电桥四个 桥臂中的一个或多个是 阻值随被测量变化的电 阻传感器元件，如电阻 应变片。直流电桥Uoa+-+-I1I2UeR1R2bcdR3R4+-+-+-+
3、-+-+-+-+-+-+-华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术电桥的接法：电桥的接法：单臂连接单臂连接半桥 连接半桥 连接全桥 连接全桥 连接直流电桥华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术单臂连接单臂连接114o11234eRRRUURRRRR 1RR 120RRR 340RRR 令：令：为了简化桥路，设计时取相 邻两桥臂电阻相等，即为了简化桥路，设计时取相 邻两桥臂电阻相等，即o042eRUURR 00RR 直流电桥华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术oe042RUURR oe04RUUR上式可简化为上式可简化为一般一般0RR 电桥的
4、输出电压电桥的输出电压 Uo 与激励电压与激励电压 Ue 成正比。成正比。在激励电压在激励电压 Ue 一定的条件下，与工作桥臂的阻值 变化量 呈单调一定的条件下，与工作桥臂的阻值 变化量 呈单调线性线性关系。关系。0R R 结论：结论：存在非线性误差存在非线性误差直流电桥华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术半桥连接半桥连接12RRR 12340RRRRR 若：若：工作中有两个桥臂（设计时通常 取相邻两桥臂）的阻值随被测量 而变化，即工作中有两个桥臂（设计时通常 取相邻两桥臂）的阻值随被测量 而变化，即oe02RUUR11 22 RRRR 、电桥输出电桥输出结论结论:与单臂电
5、桥连接相近，但比例系数不同。与单臂电桥连接相近，但比例系数不同。无非线性误差无非线性误差直流电桥华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术全桥连接全桥连接12RRR 12340RRRRR 若：若：工作中四个桥臂的阻值随被测量 而变化，即工作中四个桥臂的阻值随被测量 而变化，即11 22 RRRR 、电桥输出电桥输出33 44 RRRR 、34RRR oe0RUUR无非线性误差无非线性误差结论结论:与前两种连接方式相近，但比例系数不同。与前两种连接方式相近，但比例系数不同。直流电桥华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术电桥三种接法的比较：电桥三种接法的比较：定义电
6、桥 灵敏度为定义电桥 灵敏度为o0USR R单臂连接半桥连接全桥连接单臂连接半桥连接全桥连接两个两个工作桥臂工作桥臂四个四个工作桥臂工作桥臂一个一个工作桥臂工作桥臂oe0RUURoe02RUURoe04RUURe4SU e2SU eSU 电桥接法不同，灵敏度也不同，全桥连接最大。电桥接法不同，灵敏度也不同，全桥连接最大。有非线性误差无非线性误差无非线性误差有非线性误差无非线性误差无非线性误差直流电桥华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术14e1234o32e3412RRURRRRURRURRRR oabaddbdcbcUUUUUU直流电桥Uoa+-+-I1I2UeR1R2bc
7、dR3R4+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术1234RRRRR若：且若：且1122,RRRR 3344,RRRR 14oe1234RRUURRRR14e1144oe112233441 2(a)RRRRUURRRRRRRRRRRUR 直流电桥Uoa+-+-UeR1+R1bcdR2+R2R4+R4R3+R3+-+-华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术32oe3412RRUURRRR3322oe3344112232e1 2(b)RRRRUURRRRRRRURRRRR同样同样直流电桥华中科技大学机械学院华中科技大学机械学
8、院机械工程测试技术综合式综合式（a）（a）和式和式（b）（b），可以导出，可以导出3124oe14RRRRUURRRR 由此式可以看出：由此式可以看出：上述性质为电桥的上述性质为电桥的和差特性和差特性，利用该特性对构成，利用该特性对构成 实际的电桥测量电路具有重要意义。实际的电桥测量电路具有重要意义。若相邻两桥臂(若相邻两桥臂(R1 1 和和 R2、R3 和和R4)电阻)电阻同方向同方向变化变化 (同时增大或同时减小同时增大或同时减小)，所产生的输出电压的变化将)，所产生的输出电压的变化将 相互抵消相互抵消；若相邻两桥臂电阻若相邻两桥臂电阻反方向反方向变化(变化(即两电阻一个增大另即两电阻一个
9、增大另 一个减小一个减小)，所产生的输出电压的变化将)，所产生的输出电压的变化将相互叠加相互叠加。直流电桥华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术例:例:如图所示，悬臂梁受力如图所示，悬臂梁受力F F 作用，要求出作用，要求出F F，并且 要考虑温度的影响。试画出应变片的粘贴位置与 电桥的连接方式图。，并且 要考虑温度的影响。试画出应变片的粘贴位置与 电桥的连接方式图。FFR1R3R2R4eyexFR1R2R1直流电桥华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术例如用悬梁做敏感元件测加速度或力时，常在梁 的上下表面各贴一片应变片，并将两个应变片接入电 桥相邻的两个桥
10、臂。例如用悬梁做敏感元件测加速度或力时，常在梁 的上下表面各贴一片应变片，并将两个应变片接入电 桥相邻的两个桥臂。R1 1R2上上应变片产生应变片产生正向正向 R，下下应变片产生应变片产生负向负向 R，即两电阻，即两电阻反方向反方向变化，由变化，由电桥的和差特 性电桥的和差特 性可知，产生的电压输出相互叠加，电桥输出最大。可知，产生的电压输出相互叠加，电桥输出最大。直流电桥华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术应用举例：柱形测力梁电桥的接法应用举例：柱形测力梁电桥的接法直流电桥华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术电桥的零位平衡调节电桥的零位平衡调节差动串联平衡调节差动串联平衡调节差动并联平衡调节差动并联平衡调节需要较大范围的电阻 调节，如热敏电阻需要较大范围的电阻 调节，如热敏电阻只需微小的电阻调节，如电阻应变片只需微小的电阻调节，如电阻应变片目的目的工作臂电阻无变化时，使电桥输出为零。工作臂电阻无变化时，使电桥输出为零。直流电桥华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术具有电阻、电容平衡的交流电阻电桥具有电阻、电容平衡的交流电阻电桥调电阻 平衡调电阻 平衡调电容 平衡调电容 平衡End