應(yīng)變片式電阻傳感器的測(cè)量電路

1、2、3應(yīng)變片式傳感器的測(cè)量電路電阻應(yīng)變計(jì)可把機(jī)械量變化轉(zhuǎn)換成電阻變化，但電阻變化就是很小的，用一般的電子儀表很難直接檢測(cè)。例如，常規(guī)的金屬應(yīng)變計(jì)的靈敏系數(shù)k值在1.8 4.8之間，機(jī)械應(yīng)變?cè)?0 6000之間,相對(duì)變化電阻R/R k就比較小。例1設(shè)某被測(cè)件在額定載荷下產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)?000 ，粘貼的應(yīng)變計(jì)阻值 R 120 ，靈敏系數(shù)k 2則其電阻的相對(duì)變化為6R/ R k 2 1000 100.002電阻變化率僅為0.2%。這樣小的電阻變化，必須用專門的電路才能測(cè)量。測(cè)量電路把微弱的電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，電橋電路就就是這種轉(zhuǎn)換的一種最常用的方法。2、3、1應(yīng)變電橋U圖2.3.1電橋電路的結(jié)構(gòu)

2、電橋電路即就是惠斯通電橋，其結(jié)構(gòu)如圖所示。四個(gè)阻抗臂乙，Z2,Z3,Z4以順時(shí)針排列，AC就是電源端，工作電壓為U ;BD為輸出端，輸出電壓為U。在這個(gè)阻抗電橋的橋臂上接入應(yīng)變計(jì)，就叫應(yīng)變電橋。應(yīng)變電橋按不同的方式可分為不同的類型，主要有以下分類方式。1按工作臂分單臂電橋：電橋的一個(gè)臂接入應(yīng)變計(jì)。 雙臂電橋：電橋的兩個(gè)臂接入應(yīng)變計(jì)。 全臂電橋：電橋的四個(gè)臂都接入應(yīng)變計(jì)。2按電源分按電源不同，可分為直流電橋與交流電橋。直流電橋的電源就是直流電壓，其橋臂只能接入阻性元件，主要用于應(yīng)變電橋的輸出，不需中間放大就可 直接顯示的情況。例如半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)的輸出靈敏度高 ，可采用直流應(yīng)變電橋作為測(cè)量電路，直接

3、輸出并顯示 結(jié)果。交流電橋的電源就是交流電壓 ，其橋臂可以就是阻性（R）、感性（L）或容性（C ）元件。主要用于輸出需 放大的場(chǎng)合。例如金屬應(yīng)變計(jì)的輸出靈敏度較低 ，應(yīng)采用這種交流應(yīng)變電橋作為測(cè)量電路 ，以進(jìn)一步放大輸出。3按工作方式分按工作方式不同，可分為平衡橋式電路與不平衡橋式電路。平衡橋式電路又叫零位測(cè)量法，它帶有調(diào)整橋臂平衡的伺服反饋機(jī)構(gòu)，當(dāng)儀表指示測(cè)量值時(shí)，電橋處于平 衡狀態(tài)。零位測(cè)量法常用于高精度、長(zhǎng)時(shí)間的靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量。不平衡橋式電路又稱為偏差測(cè)量法，其輸出的就是與橋臂應(yīng)變量成一定函數(shù)關(guān)系的不平衡電量，再作進(jìn)一步放大與顯示。當(dāng)儀表指示測(cè)量值時(shí)，電橋處于不平衡狀態(tài)。偏差測(cè)量法響應(yīng)快，

4、常用于動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量。4按橋臂關(guān)系分按橋臂關(guān)系不同，可分為半等臂電橋與全等臂電橋。半等臂電橋又可分為對(duì)電源端對(duì)稱電橋（即Z1 乙,Z2 Z3 ）與對(duì)輸出端對(duì)稱電橋（即Z2,Z3 Z4）。全等臂電橋滿足 乙 Z2 Z3 Z4,在實(shí)際測(cè)量中經(jīng)常用到的就是全等臂電橋與半等臂對(duì)輸出端對(duì)稱電橋。5按負(fù)載要求分按負(fù)載要求不同，可分為電壓輸出橋與功率輸出橋。電壓輸出橋輸出電壓，負(fù)載Rl，即相當(dāng)于輸出端開(kāi)路，輸出電流100 ;而功率輸出橋輸出一定的電流，負(fù)載Rl較小，有輸出電壓Uo。這節(jié)中,將按直流電橋與交流電橋的分類方法介紹應(yīng)變電橋的輸出特性，由于直流電橋的分析結(jié)果可推廣到交流電橋，這里以直流電橋作為重點(diǎn)進(jìn)行

5、介紹。2、3、2直流電橋及輸出特性直流電橋的四個(gè)臂為純電阻元件 Ri, R2.R3.R4,如圖2、3、2所示。電源電壓U ,負(fù)載電阻Rl,電橋輸出電壓Uo,輸出電流為Io。電橋初始平衡條 件為R& R2R4 （或 R| / R? R4/R3）（2、3、1）此時(shí)電橋的輸出電壓 Uo 0,輸出電流Io 0。直流電橋的輸出通常很小，不能用來(lái)直接驅(qū)動(dòng)指示儀表，其電橋輸出端接o放大器的輸入端，而一般放大器的輸入阻抗比電橋內(nèi)阻要高得多，故可認(rèn)為電橋輸出端為開(kāi)路狀態(tài)。電橋的負(fù)載電阻Rl為無(wú)窮大,基本無(wú)電流流過(guò)Io o,只有電壓輸出，這樣的直流電橋叫電壓輸出橋。1電壓輸出橋的輸出特性對(duì)電壓輸出橋，其Rl,Io o,因此從ABC半個(gè)電橋瞧U BCR2RiR2U （2、3、2）3 / 3# / 3從ADC半個(gè)電橋瞧DCR3R3民（2、3、3）# / 3# / 3則輸出電壓為Uo U BC U CDU BC U DCR3民R2R4U （2、3、4）# / 3由此瞧出，當(dāng) R1R3 R2R4時(shí)，輸出電壓Uo o ,電橋處于平衡狀態(tài)。故把（2、3、1）叫電橋平衡條件。在 實(shí)際測(cè)量中，電橋都要預(yù)調(diào)平衡。設(shè)電橋在測(cè)量前已調(diào)平衡，當(dāng)應(yīng)變電橋的四個(gè)橋臂均工