第3章電阻式傳感器-醫(yī)學(xué)傳感器

1、Page 2醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室導(dǎo)論導(dǎo)論u 作用：作用： 將生物體的一些非電量生理參數(shù)（如位移、振動(dòng)、將生物體的一些非電量生理參數(shù)（如位移、振動(dòng)、加速度、力加速度、力）轉(zhuǎn)換為電阻的變化，進(jìn)而形）轉(zhuǎn)換為電阻的變化，進(jìn)而形成相關(guān)電學(xué)參量的變化，從而得到所需的電學(xué)量。成相關(guān)電學(xué)參量的變化，從而得到所需的電學(xué)量。u 種類：種類：n 金屬應(yīng)變片型。是用金屬絲或金屬箔作為敏感元金屬應(yīng)變片型。是用金屬絲或金屬箔作為敏感元件制成的片狀傳感器。件制成的片狀傳感器。n 半導(dǎo)體擴(kuò)散型壓阻傳感器。是以半導(dǎo)體膜片上擴(kuò)半導(dǎo)體擴(kuò)散型壓阻傳感器。是以半導(dǎo)體膜片上擴(kuò)散成電阻的方法制成的。散成電阻的方法制成的。Page

2、3醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室第一節(jié)第一節(jié) 金屬應(yīng)變片式傳感器金屬應(yīng)變片式傳感器一、金屬應(yīng)變效應(yīng)一、金屬應(yīng)變效應(yīng)1.應(yīng)力：應(yīng)力：AAF繞受力面一點(diǎn)；截面取一微小面積； 上所受的力；垂直截面的應(yīng)力分量；與截面相切的應(yīng)力分量。APage 4醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室2.應(yīng)變應(yīng)變?yōu)檠芯糠奖闳∈芰w中任意一點(diǎn)取一個(gè)微小的正六面體。為研究方便取受力體中任意一點(diǎn)取一個(gè)微小的正六面體。平均應(yīng)變：平均應(yīng)變：xla延延x方向的應(yīng)變：方向的應(yīng)變：xlxax00limlimPage 5醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室3.應(yīng)變效應(yīng)應(yīng)變效應(yīng)n 電阻應(yīng)變效應(yīng)：當(dāng)金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)其電阻值將發(fā)生變化AlRF l

3、、A 、 R兩邊取對(duì)數(shù)：AARdldlddRAlRlnlnlnln兩邊求導(dǎo)：Page 6醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室n 式中 是長(zhǎng)度相對(duì)變化量，用金屬電阻絲的軸向應(yīng)變表示，數(shù)值一般很小表達(dá)式為：n A/A為圓形電阻絲的截面積相對(duì)變化量，即：llllrrAA2Page 7醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室n 由材料力學(xué)可知，在彈性范圍內(nèi)，金屬絲受拉力時(shí)，沿軸向伸長(zhǎng)，沿徑向縮短，那么軸向應(yīng)變和徑向應(yīng)變的關(guān)系可表示為： 電阻絲材料的泊松比； 一般金屬=0.30.5，負(fù)號(hào)表示應(yīng)變方向相反。ldlrdrdldlrdr)21 (n整理得：Page 8醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室drdr)21 (drdrk)21

4、 (0ldln整理得出金屬材料的靈敏度系數(shù)0k因?yàn)閚 金屬材料的靈敏度系數(shù)受兩個(gè)因素影響： 受力后因材料尺寸變化引起的，即 受力后因材料的電阻率發(fā)生改變而引起的，即)21 (dPage 9醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室二、金屬應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)種類二、金屬應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)種類1.基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)金屬應(yīng)變片由敏感柵、基片、覆蓋層和引線等部分組成，如圖所示:敏感柵是應(yīng)變片的核心敏感柵是應(yīng)變片的核心部分，它粘貼在絕緣的部分，它粘貼在絕緣的基片上，其上再粘貼起基片上，其上再粘貼起保護(hù)作用的覆蓋層，兩保護(hù)作用的覆蓋層，兩端焊接引出導(dǎo)線。端焊接引出導(dǎo)線。Page 10醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室2. 種類種類金屬電阻

5、應(yīng)變片的敏感柵有絲式、箔式和薄膜式三種： 絲式應(yīng)變計(jì)是用電阻絲再一定的應(yīng)力作用下均勻的按柵狀排列在底基和覆蓋層之間，應(yīng)變絲的首尾用銅線或銀線引出。Page 11醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室u箔式應(yīng)變片是利用光刻、腐蝕等工藝制成的一種很薄的金屬箔柵，厚度一般在0.003-0.01mm。u 優(yōu)點(diǎn)：散熱條件好，允許通過(guò)的電流較大，便于批量生產(chǎn)，可制成各種所需的形狀，如下圖所示：Page 12醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室n 薄膜式應(yīng)變片是采用真空蒸發(fā)或真空沉淀等方法在薄的絕緣基片上形成0.1m以下的金屬電阻薄膜的敏感柵，最后再加上保護(hù)層。n 優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)變靈敏度系數(shù)大，允許電流密度大，工作范圍廣。Page

6、 13醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室三、金屬應(yīng)變片的參數(shù)與特性三、金屬應(yīng)變片的參數(shù)與特性1. 應(yīng)變片的靈敏系數(shù)應(yīng)變片的靈敏系數(shù)數(shù)學(xué)表達(dá)式：數(shù)學(xué)表達(dá)式： 或或當(dāng)金屬線材做成電阻應(yīng)變片后，由于形成了部件，當(dāng)金屬線材做成電阻應(yīng)變片后，由于形成了部件，應(yīng)變片靈敏度系數(shù)應(yīng)變片靈敏度系數(shù) 與金屬材料的靈敏度系數(shù)與金屬材料的靈敏度系數(shù) 不同，不同， 是小于是小于 的，且通過(guò)特定的試驗(yàn)求得。的，且通過(guò)特定的試驗(yàn)求得。 llrrk/）（其中l(wèi)lkrrkk0k0kPage 14醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室2. 橫向效應(yīng)和橫向靈敏度橫向效應(yīng)和橫向靈敏度定義：定義：將直的電阻絲繞成敏感柵后，雖然長(zhǎng)度不變，應(yīng)變狀態(tài)相同，

7、但由于應(yīng)變片敏感柵的電阻變化較小，因而其靈敏系數(shù) 較電阻絲的靈敏系 數(shù) 小，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變片的橫向效應(yīng)。0kkPage 15醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室 應(yīng)變片軸向受力及橫向效應(yīng)應(yīng)變片軸向受力及橫向效應(yīng) n 當(dāng)將圖2-4所示的應(yīng)變片粘貼在被測(cè)試件上時(shí)，由于其敏感柵是由 條長(zhǎng)度為 的直線段和 個(gè)半徑為 的半圓組成，若該應(yīng)變片承受軸向應(yīng)力而產(chǎn)生縱向拉應(yīng)變 時(shí)，則各直線段的電阻將增加，但在半圓弧段則受到從 到 之間變化的應(yīng)變圓弧段電阻的變化將小于沿軸向安放的同樣長(zhǎng)度電阻絲電阻的變化，所以 值減小。rn1l(1)n tttkPage 16醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室n 當(dāng)實(shí)際使用應(yīng)變片的條件與其靈敏

8、系數(shù)k的標(biāo)定條件不同時(shí)，如0.285或受非單向應(yīng)力狀態(tài)，由于橫向效應(yīng)的影響，實(shí)際 值要改變，如仍按標(biāo)稱靈敏系數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算可能造成較大誤差。當(dāng)不能滿足測(cè)量精度要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行必要的修正。n 橫向效應(yīng)在圓弧段產(chǎn)生，消除圓弧段即可消除橫向效應(yīng)。為了減小橫向效應(yīng)產(chǎn)生的測(cè)量誤差，現(xiàn)在一般多采用箔式應(yīng)變片。Page 17醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室3. 應(yīng)變片的應(yīng)變極限應(yīng)變片的應(yīng)變極限n 應(yīng)變計(jì)的線性(靈敏系數(shù)為常數(shù))特性，只有在一定的應(yīng)變限度范圍內(nèi)才能保持。n 當(dāng)試件輸入的真實(shí)應(yīng)變超過(guò)某一限值時(shí)，應(yīng)變計(jì)的輸出特性將出現(xiàn)非線性。在恒溫條件下，使非線性誤差達(dá)到10%時(shí)的真實(shí)應(yīng)變值，稱為應(yīng)變極限 。應(yīng)變極限圖如

9、下所示:lim應(yīng)變極限是衡量應(yīng)變計(jì)測(cè)量范圍和過(guò)載能力的指標(biāo)，通常要求 。lim8000 sPage 18醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室4. 機(jī)械滯后機(jī)械滯后n 機(jī)械滯后是指粘貼在試件上的應(yīng)變計(jì)，在恒溫條件下增(加載)、減(卸載)試件應(yīng)變的過(guò)程中，對(duì)應(yīng)同一機(jī)械應(yīng)變所指示應(yīng)變量(輸出)之差值。Page 19醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室5. 最高工作頻率最高工作頻率應(yīng)變片的最高工作頻率和應(yīng)變片線柵的長(zhǎng)度有關(guān)，它反映了6. 應(yīng)變片電阻值應(yīng)變片電阻值n 絕緣電阻是指粘貼的應(yīng)變片的引線與被測(cè)件之間的電阻值。n 通常要求絕緣電阻在 以上。n 絕緣電阻下降將使測(cè)量系統(tǒng)的靈敏度降低，使應(yīng)變片的指示應(yīng)變產(chǎn)生誤差。n

10、 絕緣電阻取決于粘結(jié)劑及基底材料的種類及固化工藝。50 100MPage 20醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室7. 最大工作電流最大工作電流n 最大工作電流是指允許通過(guò)應(yīng)變片而不影響其工作特性的最大電流。n 工作電流大，應(yīng)變片輸出信號(hào)大，靈敏度高，但過(guò)大的電流會(huì)使應(yīng)變片過(guò)熱，靈敏系數(shù)產(chǎn)生變化，零漂及蠕變?cè)黾樱踔翢龤?yīng)變片。Page 21醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室8.零漂和蠕變零漂和蠕變n 粘貼在試件上的應(yīng)變片，在溫度保持恒定沒(méi)有機(jī)械應(yīng)變的情況下，電阻值隨時(shí)間變化的特性稱為應(yīng)變片的零漂。n 溫度保持恒定，在承受某一恒定的機(jī)械應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變片電阻值隨時(shí)間變化而變化的特性稱為應(yīng)變片的蠕變。Page 2

11、2醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室n 蠕變的方向一般與原應(yīng)變量變化的方向相反。n 蠕變反映了應(yīng)變計(jì)在長(zhǎng)時(shí)間工作中對(duì)時(shí)間的穩(wěn)定性，通常要求 。n 引起蠕變的主要原因是，制作應(yīng)變計(jì)時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和工作中出現(xiàn)的剪應(yīng)力，使絲柵、基底，尤其是膠層之間產(chǎn)生的“滑移”所致。Page 23醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室9.電阻應(yīng)變片的溫度特性電阻應(yīng)變片的溫度特性n 在測(cè)量中，應(yīng)變片電阻隨溫度變化的現(xiàn)象，必然造成誤差，這種誤差為應(yīng)變片的溫度誤差。n 引起電阻變化的原因：一是應(yīng)變片的金屬敏感柵電阻本身隨溫度變化；二是因?yàn)樵嚰牧虾兔舾袞挪牧系木€膨脹系數(shù)不同而造成應(yīng)變片的附加變形，使得電阻變化。Page 24醫(yī)學(xué)儀器

12、教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室第二節(jié)第二節(jié) 半導(dǎo)體固態(tài)壓阻式傳感器半導(dǎo)體固態(tài)壓阻式傳感器n 壓阻效應(yīng)：壓阻效應(yīng)：半導(dǎo)體材料在機(jī)械應(yīng)力的作用下，使得材料半導(dǎo)體材料在機(jī)械應(yīng)力的作用下，使得材料本身的電阻率發(fā)生了較大的變化，這種現(xiàn)象叫做本身的電阻率發(fā)生了較大的變化，這種現(xiàn)象叫做壓阻效壓阻效應(yīng)應(yīng)。n 半導(dǎo)體應(yīng)變?cè)诸悾喊雽?dǎo)體應(yīng)變?cè)诸悾簄 體型半導(dǎo)體應(yīng)變片，這種元件和金屬電阻應(yīng)變片一樣需體型半導(dǎo)體應(yīng)變片，這種元件和金屬電阻應(yīng)變片一樣需要膠水粘貼要膠水粘貼 擴(kuò)散式半導(dǎo)體應(yīng)變片，這種元件又有兩種形式：一是不擴(kuò)散式半導(dǎo)體應(yīng)變片，這種元件又有兩種形式：一是不需要粘貼的片子，入半導(dǎo)體硅膜片，它既是敏感元件，需要粘貼的

13、片子，入半導(dǎo)體硅膜片，它既是敏感元件，又是換能元件；另一種是需要粘貼的片子，這種片子尺又是換能元件；另一種是需要粘貼的片子，這種片子尺寸很小，只能作為換能元件使用。寸很小，只能作為換能元件使用。Page 25醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室一、體型半導(dǎo)體應(yīng)變片一、體型半導(dǎo)體應(yīng)變片AARdldlddRn 這個(gè)公式同樣適用于體型半導(dǎo)體應(yīng)變片，與金屬材料這個(gè)公式同樣適用于體型半導(dǎo)體應(yīng)變片，與金屬材料不同的是，金屬材料以形變?yōu)橹鳎床煌氖牵饘俨牧弦孕巫優(yōu)橹鳎?的變化對(duì)電的變化對(duì)電阻的變化率貢獻(xiàn)最大；而半導(dǎo)體材料則是以電阻率為阻的變化率貢獻(xiàn)最大；而半導(dǎo)體材料則是以電阻率為主，即以主，即以 的變化率對(duì)電

14、阻的變化率貢獻(xiàn)最大。的變化率對(duì)電阻的變化率貢獻(xiàn)最大。ldldPage 26醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室n結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn)結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn) n主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn) 靈敏系數(shù)比金屬電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)大數(shù)十倍 橫向效應(yīng)和機(jī)械滯后極小 溫度穩(wěn)定性和線性度比金屬電阻應(yīng)變片差得多 Page 27醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室n恒壓源恒壓源n恒流源恒流源)/(0tRRRUURIU0電橋輸出電壓與R / R成正比，輸出電壓受環(huán)境溫度的影響。電橋輸出電壓與R成正比，環(huán)境溫度的變化對(duì)其沒(méi)有影響。Page 28醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室二、擴(kuò)散式半導(dǎo)體應(yīng)變片二、擴(kuò)散式半導(dǎo)體應(yīng)變片擴(kuò)散式半導(dǎo)體應(yīng)變片式隨著近代半導(dǎo)體工藝的發(fā)

15、展而出現(xiàn)的新型元件，例如將P型半導(dǎo)體擴(kuò)散到N型硅基底上，從而形成一層極薄的導(dǎo)電P型層線條，連接之后就形成了擴(kuò)散式半導(dǎo)體應(yīng)變片。Page 29醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室n 優(yōu)點(diǎn): 體積小，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)也好，靈敏度高，能測(cè)出十幾帕的微壓，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，滯后和蠕變小，頻率響應(yīng)高，便于生產(chǎn)，成本低。n 測(cè)量準(zhǔn)確度受到非線性和溫度的影響。智能壓阻式壓力傳感器利用微處理器對(duì)非線性和溫度進(jìn)行補(bǔ)償。Page 30醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室三、三、 傳感器電路傳感器電路1. 恒壓源供電直流電橋恒壓源供電直流電橋TTTTTT0RRRRR-R)RR-U(R-RRRRR-R)RRU(RURTRT0RRR

16、UU應(yīng)力所引起的電阻變化；應(yīng)力所引起的電阻變化；溫度引起的電阻變化。溫度引起的電阻變化。整理得：整理得：可見(jiàn)這種電路是受溫度影響的，可見(jiàn)這種電路是受溫度影響的，電橋輸出和溫度呈非線性關(guān)系。電橋輸出和溫度呈非線性關(guān)系。Page 31醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室2. 恒流源供電直流電橋恒流源供電直流電橋IIIADCABC21電橋的輸出為RIRRRIRRRIUUTTBD)(21)(210電橋的輸出電壓與電阻變化成正比，與恒流源電流成正比，但與溫度無(wú)關(guān)，因此測(cè)量不受溫度的影響。Page 32醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室3. 溫度補(bǔ)償線路溫度補(bǔ)償線路UR1R2R4R3U0RsRpVD溫度變化而變化，將引

17、起零漂零漂和靈敏度漂移靈敏度漂移 零漂：零漂： 擴(kuò)散電阻值隨溫度變化靈敏度漂移靈敏度漂移 ：壓阻系數(shù)隨溫度變化零 位 溫 漂 串、并聯(lián)電阻靈敏度溫漂 串聯(lián)二極管串聯(lián)電阻Rs起調(diào)零作用并聯(lián)電阻RP起補(bǔ)償作用 End the 2.2Page 33醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室第三節(jié)第三節(jié) 電阻傳感器測(cè)量及接口電路電阻傳感器測(cè)量及接口電路由于機(jī)械應(yīng)變一般都很小，要把微小應(yīng)變引起的微小電阻變化測(cè)量出來(lái)，同時(shí)要把電阻相對(duì)變化 轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化。因此需要有專用測(cè)量電路用于測(cè)量應(yīng)變變化而引起電阻變化的測(cè)量電路，通常采用直流電橋和交流電橋兩種。電橋電路的主要指標(biāo)是橋路靈敏度、非線性和負(fù)載特性，下面具體討論

18、相關(guān)原理。Page 34醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室一、直流電橋一、直流電橋311234()oRRUERRRR1直流電橋平衡條件直流電橋平衡條件 為電源，為電源， 為為橋臂電阻，橋臂電阻， 為負(fù)載電阻。輸為負(fù)載電阻。輸出電壓為：出電壓為：1234,RRRR及ELR311234()oRRUERRRRPage 35醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室43432121RRRRRRRRRLRR43432121RRRRRRRRR如果c,d之間的電阻為：Page 36醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室n 若使電橋平衡必須使 n 即電橋的平衡條件是： 或n 這說(shuō)明欲使電橋平衡，其相鄰兩臂電阻的比值應(yīng)相等，或相對(duì)兩臂電阻的

19、乘積相等。0I L1423R RR R3124RRRR)R(RRRR(RRRR)(RR(RRRR-RRURRUI214343214321L3241L0）L如果c,d之間有負(fù)載電阻 ，則負(fù)載電流 為：LILRPage 37醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室2. 直流電橋的靈敏度直流電橋的靈敏度n 設(shè) 為電阻應(yīng)變片， 為電橋固定電阻，這就構(gòu)成了單臂電橋。n 當(dāng)產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，若應(yīng)變片電阻變化為 ，其它橋臂固定不變，電橋輸出電壓 ，則電橋不平衡輸出電壓為：1R234,RRRR0oU 311112344131124113()(1)(1)oRRRUERRRRRRRRRERRRRRRPage 38醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)

20、儀器教研室n 設(shè)橋臂比 ，由于 ，分母中 可忽略，并考慮到平衡條件 ，則上式可寫為： n 電橋電壓靈敏度定義為：21RnR11RR121(1)oRnUEnR11/RR3124RRRR0V211(1)UnKERnRPage 39醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室n 分析上式可知： 電橋電壓靈敏度正比于電橋供電電壓，供電電壓越高，電橋電壓靈敏度越高，但供電電壓的提高受到應(yīng)變片允許功耗的限制； 電橋電壓靈敏度是橋臂電阻比值n的函數(shù)，恰當(dāng)?shù)剡x擇橋臂比n的值，保證電橋具有較高的電壓靈敏度。n 當(dāng) 值確定后，n值取何值時(shí)使 最高？由 求 的最大值，得：d/d0VKn VK2V310(1)dKndnnVKPage

21、 40醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室n 求得 時(shí)， 為最大值。這就是說(shuō)，在電橋電壓確定后，當(dāng) 時(shí)，電橋電壓靈敏度最高，此時(shí)有：n 從上述可知，當(dāng)電源電壓 和電阻相對(duì)變化量n 一定時(shí)，電橋的輸出電壓及其靈敏度也是定值，且與各橋臂電阻阻值大小無(wú)關(guān)。14oREURV4EKVK1n 1234RRRR11/RRPage 41醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室3非線性誤差及其補(bǔ)償方法 由式 求出的輸出電壓因略去分母中的 項(xiàng)而得出的是理想值，實(shí)際值計(jì)算為： 與 的關(guān)系非線性，非線性誤差為：121(1)oRnUEnR11/RR1111(1)(1)oRnRUERnnR oU11RR11111ooLoRUURRUnRPa

22、ge 42醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室如果是四等臂電橋，即 ，則對(duì)于一般應(yīng)變片來(lái)說(shuō)，所受應(yīng)變 通常在 以下，若取應(yīng)變片靈敏系數(shù) ，則 代入上式計(jì)算得非線性誤差為0.5%；若 時(shí)， ，則得到非線性誤差為6%，故當(dāng)非線性誤差不能滿足測(cè)量要求時(shí)，必須予以消除。1234RRRR1111212LRRRR35 102k 110.01R Rk130k 31 10 110.130R RPage 43醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室n 為了減小和克服非線性誤差，常采用差動(dòng)電橋 （a）半橋差動(dòng) （b）全橋差動(dòng)n 在試件上安裝兩個(gè)工作應(yīng)變片，一個(gè)受拉應(yīng)變，一個(gè)受壓應(yīng)變，接入電橋相鄰橋臂，稱為半橋差動(dòng)電路。Page 44醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室n 半橋差動(dòng)電路輸出電壓為 n 若 ， ， ，則得：n 所以 與 呈線性關(guān)系，差動(dòng)電橋無(wú)非線性誤差，而且電橋電壓靈敏度 ，比單臂工作時(shí)提高一倍，同時(shí)還具有溫度補(bǔ)償作用。112oREUR12RR 12RR34RR oU11R RV2KE311112234()oRRRUERRRRRRPage 45醫(yī)學(xué)儀器教研室醫(yī)學(xué)儀器教研室n 若將電橋四臂接入四片應(yīng)變片，如圖(b)所示，即兩個(gè)受拉應(yīng)變，兩個(gè)受壓應(yīng)變，將兩個(gè)應(yīng)變符號(hào)相同的接入相對(duì)橋臂上，構(gòu)成全橋差動(dòng)電路，若 ，且 ，則：n 此時(shí)全橋差動(dòng)電路不僅