【正文】 度高 。工作片與補(bǔ)償片分別接入測量電橋的相鄰橋臂，通過電路本身的特性來抵消兩應(yīng)變片由溫度產(chǎn)生的電阻增量 )(4)]([442121443322110RRRERRRRRERRRRRRRREUTT?????????????????? ?????????b 工作片補(bǔ)償法 在一定條件下，補(bǔ)償片亦可由工作片代替。 ? 當(dāng)橋臂 1電阻產(chǎn)生 時(shí)，電橋失去平衡，此時(shí)電橋輸出電壓為 2431 RRRR ?? ?? ? ERRRRRRU432140 ?????R?? 電壓平衡條件 ： 當(dāng)電壓平衡條件時(shí)，電橋輸出電壓為零 ? 應(yīng)變片將應(yīng)變的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮璧淖兓?，而電橋把電阻的變化轉(zhuǎn)變成電壓的變化 應(yīng)變片在電橋中連接方法 ? 應(yīng)變片在電橋中連接方法 ?三種方法 — 單臂接法、半橋接法、全橋接法 全等臂電橋 ? 實(shí)際應(yīng)用中大多采用等臂電橋，即有 R1=R2=R3=R4=R ? 設(shè)工作應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變后電阻增量 ， 則有 EKERRU ?4140 ????R?? K— 應(yīng)變片的靈敏系數(shù) ? 小結(jié)： ? 應(yīng)變片將應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換為電阻變化， ? 電橋?qū)㈦娮枳兓儞Q為輸出電壓的變化，輸出的電壓與應(yīng)變片的電阻變化成線性關(guān)系 ? 測量了電橋電壓的變化，測量了應(yīng)變 交流電橋 ?為什么用交流電橋 ?采用高穩(wěn)定性直流電流放大器，復(fù)雜且昂貴，測量電路多用交流電橋和放大器 ?交流電橋不僅在應(yīng)變測量中得到應(yīng)用，在電感式、電容式傳感器測量線路中應(yīng)得到應(yīng)用 交流電橋接線圖 交流電橋 )4,3,2,1( ??? ijXRZ iiifLLX Li ?? 2??fccX Ci ?? 211 ??? 阻抗 ? 容抗 ? 感抗 ? Xj—電抗 ? ? 、 f— 電源的角頻率，頻率 交流電橋輸出和電橋平衡條件 ? 對于交流電壓電橋要求負(fù)載阻抗為無窮大，相當(dāng)于輸出端為開路，在此條件下 ))(( 43213241..0 ZZZZZZZZUU????4231 ZZZZ ??電橋平衡條件 實(shí)部，虛部同時(shí)相等 — 幅值平衡和相位平街 42313241???? ???? ZZZZ橋臂阻抗發(fā)生變化時(shí)電壓輸出 ?處于平衡狀態(tài)的任一橋臂的阻抗發(fā)生變化時(shí)，輸出的電壓 ))(( 432114.. 0ZZZZZZUU?????ZZUU 4.. 0 ???ZZZZZ ???? 4321電壓輸出為 ?對于等臂電橋 電橋特性 1)電橋加減特性 ? 處于平衡狀態(tài)的電橋，當(dāng)四個(gè)橋臂電阻都發(fā)生很小變化，應(yīng)用差分方法和電橋平衡條件便可得到此時(shí)電壓輸出值 ? ? ? ? ? ? ? ? ???????? ????????????? 424333243422211122120 RRRRRRRRRRRRRRRREU? ? ???????? ????????? 4433221122121RRRRRRRRRRRRE? ?? ? ERRRRRRRRU432124310 ????4321 , RRRR ????電橋加減特性分析 ? 差動特性 ? 當(dāng)電橋相鄰臂電阻增量同號時(shí)，對輸出作用相互抵消 ? 當(dāng)電橋相對臂電阻增量異號時(shí)，對輸出作用相互抵消 ? 疊加特性 ? 當(dāng)電橋相對臂電阻增量同號時(shí)，對輸出作用相互疊加 ? 當(dāng)電橋相鄰臂電阻增量異號時(shí)，對輸出作用相互疊加 ? 電橋加減特性在實(shí)際測量中應(yīng)用 可以通過不同的接橋方法來提高測量的靈敏度，消除不需要的成分 全等臂全橋接法輸出 KKKKKRRRRR ???????? 43214321 ,? ?432143214433221104)(44???? ???????????????????? ?????????KERRRRRERRRRRRRREU? 條件 2) 橋臂中應(yīng)變片串聯(lián) 橋臂中應(yīng)變片串聯(lián) 橋臂中應(yīng)變片串聯(lián)輸出 ?當(dāng)電橋中工作臂由 n個(gè)阻值和靈敏系數(shù)都相同的應(yīng)變片串聯(lián)組成，設(shè)每個(gè)應(yīng)變片電阻應(yīng)變?yōu)? 時(shí)，則電壓輸出為 ?此接法的用途： ?提高供橋電源電壓 ?取各點(diǎn)應(yīng)變平均值 ? ? ? ????? ????????? ????????iiiinKEnRRRnRnRnRRnREU ?4)(20iR?3)電橋的靈敏系數(shù) ?電橋的靈敏系數(shù)定義為 ? ? EnnRRUKd 201 ?????3412 // RRRRn ??橋臂比 ?靈敏系數(shù)是 n的函數(shù)，由求極值原理可得當(dāng) n=1時(shí)， 靈敏系數(shù)最高 ?提高電源電壓可以提高電橋的靈敏系數(shù) ， 提高精度 4) 電橋的線性度 單臂電橋按線性化處理時(shí)輸出電壓 ? ? ERRRRRRRU4231139。2 傳感器及其測量電路 ? 工程中各種傳感器 概 述 ? 傳感器 (sensor/transducer)定義： 能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可輸出電信號的器件或裝置。它的輸入量為機(jī)械應(yīng)變，輸出量為電學(xué)量 (電阻 ) ? 應(yīng)變片靈敏系數(shù)與單根電阻絲靈敏系數(shù)不同 ? 應(yīng)變片靈敏系數(shù) K定義為 ?RRK ??? 金屬應(yīng)變片靈敏系數(shù)約為 2 ? 半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)靈敏系數(shù)可達(dá) 100以上 測量電路 ? 原因： 電阻應(yīng)變片把力學(xué)量 (應(yīng)變 )的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化 但是，一般電阻變化是很小的，不易直接測量 ? 電阻應(yīng)變片測量電路 : 常用的 測量電路 是電橋電路 ? 作用： 把電阻 (電感、電容 )的變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流的變化 ? 分類： 按供給電橋電源不同，電橋電路分為直流電橋和交流電橋 直流電橋 ? 放大器的輸入內(nèi)阻很高，電橋輸出端相當(dāng)于 開路 R2 R1 V E R3 R4 直流電橋輸出 ? 直流電橋輸出端接電阻應(yīng)變儀放大器時(shí)，輸出為電壓，故又稱電壓電橋 ? 輸出端開路時(shí)電橋的輸出電壓為 a點(diǎn)和 b點(diǎn)的電位差 ERR RERR RRIRIUUU ba43421144110 ????????? ?? ? ERRRRRRRRU432124310 ????電橋平衡條件和輸出 即電橋平衡時(shí)相對橋臂電阻的乘積相等。測量結(jié)果將包含有環(huán)境溫度變化所產(chǎn)生的附加應(yīng)變，其量值往往很大，應(yīng)采取相應(yīng)措施來消除其影響，即進(jìn)行所謂的溫度補(bǔ)償 ?采用橋路補(bǔ)償方法 在常溫范圍內(nèi)，采用橋路補(bǔ)償方法，就是利用在電橋的兩個(gè)相鄰橋臂上，同時(shí)產(chǎn)生量值相同、符號亦相同的電阻變化量，不改變電橋輸出的性質(zhì)，消除溫度變化帶來的附加應(yīng)變 a 補(bǔ)償片補(bǔ)償法 在與被測試件材料相同、但不受應(yīng)力的補(bǔ)償件上，粘貼和工作片性能完全相同的補(bǔ)償應(yīng)變片，并使補(bǔ)償件和被測試件同處于相同的溫度環(huán)境中。同時(shí)可使電橋靈敏度提高。 1dxdxdxCC%100%100039。兩電極間的介質(zhì)即為液體及其上面的氣體。通過對電感量的測量，就能知道測桿的位移量 ? 構(gòu)造： 線圈和磁芯銜鐵和測桿等 線圈的電感與被測量之間的關(guān)系 — 磁通所經(jīng)過的磁路的總磁阻 — 磁芯與空氣的導(dǎo)磁率 — 磁芯與空氣間隙路磁長度 — 磁芯與空氣間隙橫斷面。因?yàn)殡娫词墙涣鞯?，要加相敏檢波器才能識別輸出電壓的正負(fù)號 b)調(diào)頻測量電路 ?傳感器的磁芯線圈作為調(diào)頻振蕩的諧振回路的一個(gè)電路元件，與振蕩器相聯(lián) ? 振蕩器的頻率為 ? ?00000000000022211/112121???xLLfLLfLLfCLLffCLf????????????????????????????調(diào)頻測量電路特點(diǎn) ? 調(diào)頻測量電路將電感轉(zhuǎn)換為頻率的變化 ? 信號的輸出頻率易于用數(shù)字儀器測量，抗干擾能力強(qiáng) 4)變磁阻傳感器特點(diǎn)和應(yīng)用 ? 特點(diǎn)： ? 結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，壽命長，零點(diǎn)穩(wěn)定靈敏度高，分辨率可達(dá) ?m，重復(fù)性好 ? 動態(tài)性能差，不適用高頻測量 ? 應(yīng)用 ? 在工程中測量中常用的這類傳感器，有變磁阻式壓力盒和加速度計(jì) a)電感傳感器應(yīng)用 — 壓力盒 ? 在地壓作用下壓力盒的承壓板將壓力經(jīng)油腔傳遞給波紋膜片 (銜鐵 )，使之發(fā)生變形。其輸出電壓與位移之間關(guān)系如圖 ?由圖可見變壓器輸出線性度較好 ?根據(jù)標(biāo)定關(guān)系測量磁芯位移 測量電路 ? 差動變壓器式傳感器輸出電壓且功率較大，可直接用毫伏表或示波器測量。 ℃ ? XPO2型振弦式頻率測定儀 振弦式傳感器特點(diǎn) ? 結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)、制造容易 ? 精度高，線性度好 線性度 177。軸的移動改變了彈簧和振弦的張力。可用內(nèi)部振弦式傳感器。 1%. ? 靈 敏 度 ， （ με） ? 溫度范圍（ ℃ ） 20～ +80 ? 耐水壓力（ MPa）耐 、 2或其它水壓 ? 標(biāo)稱距離（ mm） 150 150 250 ? 安裝方式 ? 表面安裝 埋入式 埋入式 ? 配套設(shè)備 四芯屏蔽電纜 振弦式讀數(shù)儀 6)振弦式位移計(jì) 磁電式傳感器 ? 磁電式是利用電磁感應(yīng)原理將被測量轉(zhuǎn)換成電信號的一種傳感器有源傳感器 ? 結(jié)構(gòu)類型 ? 線速度型 ? 角速度型 ? 磁阻式 結(jié)構(gòu)和工作原理 ? 工作原理 ：利用線圈在永久磁鐵中運(yùn)動，切割磁力線而產(chǎn)生電動勢的原理制成的。 積分和微分電路 ? 積分電路 當(dāng)開關(guān)接 1時(shí)，信號經(jīng)積分電路可測位移； ? 微分電路 當(dāng)開關(guān)接 3時(shí)，信號經(jīng)微分電路，可測加速度。由于極板間晶片的絕緣電阻高，因而壓電傳感器等效電路相當(dāng)于一個(gè)電容器。慣性體被彈簧壓緊，放入外殼中，外殼固定在被測物上。在測量線圈W2中感應(yīng)出電動勢 E。 1) 稱重傳感器 ? 由傳感器、機(jī)架或外殼、傳感器引出電纜、接線盒、中間電纜、激磁電源、儀表和輸出電纜組成。