第二章電橋基本原理

1、第二章電橋基本原理第1頁，共22頁。清遠職業(yè)技術學院1、 電位器式傳感器2、 應變式傳感器3、 壓阻式傳感器4、 熱電式傳感器5、 電容式傳感器6、 變磁路傳感器7、 壓電式傳感器第2頁，共22頁。清遠職業(yè)技術學院5、 電容式傳感器6、 變磁路傳感器7、 壓電式傳感器變式傳感器第3頁，共22頁。清遠職業(yè)技術學院7、 壓電式傳感器式傳感器第4頁，共22頁。清遠職業(yè)技術學院1、 電位器式傳感器2、 應變式傳感器3、 壓阻式傳感器4、 熱電式傳感器5、 電容式傳感器6、 變磁路傳感器功能材料類第5頁，共22頁。清遠職業(yè)技術學院n 結構n 電位器式傳感器用于什么場合？n 應用特點？電刷電阻二、 電位器

2、式傳感器第6頁，共22頁。清遠職業(yè)技術學院短路段電刷電刷行程輸出電壓(電阻)n 靈敏度n 階梯特性和階梯誤差n 分辨率 xtxqxxhxbxxR2 IxtxqxxhxbIxxRxxU2%100212SWRWR%1001SWRWRr第7頁，共22頁。清遠職業(yè)技術學院n 電橋的平衡n 電橋的不平衡輸出n 電橋的非線性誤差3、 電橋原理第8頁，共22頁。清遠職業(yè)技術學院1、電橋電路的分類 按照電源分類：直流電橋、交流電橋 按照輸出分類：電流輸出、電壓輸出 電流輸出：當電橋的輸出信號較大，輸出端又接入電阻值較小的負載時，電橋以電流形式輸出。 電壓輸出：當電橋輸出端接放大器時，由于放大器輸入阻抗很高，認

3、為電橋的負載電阻無窮大，這時電橋以電壓形式輸出。電橋原理第9頁，共22頁。清遠職業(yè)技術學院2、恒壓源供電的直流電橋的工作原理 132401234()()badaiR RR RUUUURRRRu特點:1)當被測量無變化時，電橋平衡時輸出為零。2)當被測量發(fā)生變化時，電橋平衡被打破，有電壓輸出。輸出的電壓與被測量的變化成比例。電橋的輸出電壓為: 檢流計第10頁，共22頁。 清遠職業(yè)技術學院u 當輸出電壓為零時，電橋平衡，因此 或 為電橋平衡條件。u 為了獲得最大的電橋輸出，在設計時常使 （稱為等臂電橋）。當四個橋臂電阻都發(fā)生變化時，電橋的輸出為13240R RR R1234RRRRR3124012

4、341234()44iiURkURRRURRRR1243RRRR檢流計第11頁，共22頁。清遠職業(yè)技術學院 提問實際應用時， 不可能嚴格成比例關系1234RRRR、 、所以即使在未受力時，橋路輸出也不一定為零,應如何調零呢第12頁，共22頁。清遠職業(yè)技術學院 調節(jié)RP，最終可以使R1/R2=R4/R3（ R1、R2是R1、R2并聯(lián)RP后的等效電阻），電橋趨于平衡，Uo被預調到零位，這一過程稱為調零。圖中的R5是用于減小調節(jié)范圍的限流電阻。 電橋平衡的條件 ：R1*R3=R2*R4 電橋自動調零第13頁，共22頁。清遠職業(yè)技術學院3. 恒流源供電的直流電橋的工作原理 如圖2-12所示為恒流源供電

5、的直流電橋測量電路。電橋輸出為：1324011241234R RR RUI RI RIRRRR恒壓源電橋輸出圖2-12 恒流源供電的電橋測量電路132401234()()badaiR RR RUUUURRRR第14頁，共22頁。清遠職業(yè)技術學院 全橋四臂工作方式的靈敏度最高，雙臂半橋次之，單臂半橋靈敏度最低。單臂電橋第15頁，共22頁。清遠職業(yè)技術學院圖（a）中，只有一片應變片，則：無應變時，R1=R2=R3=R4=R，則橋路輸出電壓為：0434211RRRuRRRuuiio111RRRRR44111iiouuku有應變時，可得第16頁，共22頁。清遠職業(yè)技術學院 R1、 R2為應變片， R3

6、、R4為固定電阻 。應變片R1 、R2 感受到的應變12以及產生的電阻增量正負號相間，可以使輸出電壓Uo成倍地增大。雙臂電橋第17頁，共22頁。清遠職業(yè)技術學院有應變時，一片受拉，另 一片受壓，R1、R2均為相同應變測量片，又互為補償片。此時阻值為R1+R1和R2-R2輸出電壓為： 可得iioukRRuu2121第18頁，共22頁。清遠職業(yè)技術學院 全橋的四個橋臂都為應變片，如果設法使試件受力后，應變片R1 R4產生的電阻增量（或感受到的應變14）正負號相間，就可以使輸出電壓Uo成倍地增大。上述三種工作方式中，全橋四臂工作方式的靈敏度最高，雙臂半橋次之，單臂半橋靈敏度最低。采用全橋（或雙臂半橋）還能實現(xiàn)溫度自補償。四臂全橋第19頁，共22頁。清遠職業(yè)技術學院 圖中，R1、R3為相同應變測量片，有應變時，兩片同時受拉或同時受壓。R2、R4為補償片。可以計算輸出電壓為 ：iioukRRuu12結論：雙臂電橋輸出靈敏度是單臂電橋的兩倍，全橋輸出是雙臂電橋的兩倍。并且采用雙臂和全橋測量，可以補償由于溫度變化引起的測量誤差。 第20頁，共22頁。清遠職業(yè)技術學院 當環(huán)境溫度升高時，橋臂上的應變片溫度同時升高，溫度引起的電阻值漂移數(shù)值一致，可以相互抵消，所以全橋的溫漂較??；半橋也同樣能克服溫漂。 全橋的溫度補償