【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 源，其內(nèi)阻為零時(shí)，可求出檢流計(jì)中流過的電流 Ig與電橋各參數(shù)之間的關(guān)系為 ? ?? ?? ? ? ? ? ?2143432143214132RRRRRRRRRRRRRRRRREIgg ????????當(dāng) R1R4=R2R3時(shí)， Ig=0， Ug=0，即電橋處于平衡狀態(tài)。 式中 Rg為負(fù)載電阻，因而其輸出電壓 Ug為： ? ?? ?? ? ? ? ? ? ][12143432143214132RRRRRRRRRRRRRRRRRERIUgggg????????? 若電橋的負(fù)載電阻 Rg為無窮大，則 B、 D兩點(diǎn)可視為開路，上式可以化簡(jiǎn)為 ? ?? ?? ? ? ? ? ? ][1 2143432143214132RRRRRRRRRRRRRRRRRERIUgggg?????????? ?? ?43214132434212RRRRRRRRERRRRRREU g???????????????? R2 R4 R1 R3 E 惠登斯電橋 Rg A C D Ig B 電橋補(bǔ)償是最常用的且效果較好的線路補(bǔ)償法。下圖所示是電橋補(bǔ)償法的原理圖。電橋輸出電壓 Uo與橋臂參數(shù)的關(guān)系為： Uo=A（ R1R4 RBR3） 上式中， A為由橋臂電阻和電源電壓決定的常數(shù)。由上式可知，當(dāng) R3和 R4為常數(shù)時(shí)， R1和 RB對(duì)電橋輸出電壓 U0的作用相反。利用這一基本關(guān)系可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的補(bǔ)償。 Uo=A（ R1R4 RBR3） 測(cè)量應(yīng)變時(shí)，工作應(yīng)變片 R1粘貼在被測(cè)試件表面上， 補(bǔ)償應(yīng)變片 RB粘貼在與被測(cè)試件材料完全相同的補(bǔ)償塊上，且僅工作應(yīng)變片承受應(yīng)變 ，如上圖（ b）所示。 當(dāng)被測(cè)試件不承受應(yīng)變時(shí)， R1和 RB又處于同一環(huán)境溫度為 t的溫度場(chǎng)中，調(diào)整電橋參數(shù)使之達(dá)到平衡，此時(shí)有： U0=A(R1R4RBR3)=0 U0=A(R1R4RBR3)=0 工程上，一般按 R1=RB=R3=R4選取橋臂電阻。 當(dāng)溫度升高或降低 Δt=t t0時(shí)，兩個(gè)應(yīng)變片因溫度相同而引起的電阻變化量相等，電橋仍處于平衡狀態(tài)，即： ? ? ? ?? ? 034110 ??????? RRRRRRAU BtBt 若此時(shí)被測(cè)試件有應(yīng)變 ε 的作用，則工作應(yīng)變片電阻 R1有新的增量 ΔR 1=R1Kε ，而補(bǔ)償片因不承受應(yīng)變，故不產(chǎn)生新的增量，此時(shí)電橋輸出電壓為： ?KRARU 410 ? 若此時(shí)被測(cè)試件有應(yīng)變 ε 的作用，則工作應(yīng)變片電阻 R1有新的增量 ΔR 1=R1Kε ，而補(bǔ)償片因不承受應(yīng)變，故不產(chǎn)生新的增量，此時(shí)電橋輸出電壓為： ?KRARU 410 ? 由上式可知，電橋的輸出電壓 U0僅與被測(cè)試件的應(yīng)變 ε 有關(guān)，而與環(huán)境溫度無關(guān)。 由上式可知，電橋的輸出電壓 U0僅與被測(cè)試件的應(yīng)變 ε 有關(guān)，而與環(huán)境溫度無關(guān)。 應(yīng)當(dāng)指出，若要實(shí)現(xiàn)完全補(bǔ)償，上述分析過程必須滿足以下 4個(gè)條件： ①在應(yīng)變片工作過程中，保證 R3=R4。 ② R1和 RB兩個(gè)應(yīng)變片應(yīng)具有相同的電阻溫度系數(shù) α 、線膨脹系數(shù) β 、應(yīng)變靈敏度系數(shù) K和初始電阻值 R0。 ?KRARU 410 ??KRARU 410 ?③ 粘貼補(bǔ)償片的補(bǔ)償塊材料和粘貼工作片的被測(cè)試件材料必須一樣，兩者線膨脹系數(shù)相同。 ④兩應(yīng)變片應(yīng)處于同一溫度場(chǎng)。 2) 應(yīng)變片的自補(bǔ)償法 這種溫度補(bǔ)償法是利用 自身具有溫度補(bǔ)償作用 的應(yīng)變片（ 稱之為溫度自補(bǔ)償應(yīng)變片 ） 來補(bǔ)償?shù)?。 溫度自補(bǔ)償應(yīng)變片的工作原理可由下式得出 , 要實(shí)現(xiàn)溫度自補(bǔ)償 , 必須有： α 0= K0（ β gβ s） 上式表明 ， 當(dāng)被測(cè)試件的線膨脹系數(shù) β g已知時(shí) , 如果合理選擇敏感柵材料 ， 即其電阻溫度系數(shù) α 0、 靈敏系數(shù) K0和線膨脹系數(shù) β s， 使上式成立 ， 則不論溫度如何變化 ， 均有 ΔR t/ R0=0， 從而達(dá)到溫度自補(bǔ)償?shù)哪康?。 綜合考慮到電阻溫度系數(shù)和線膨脹系數(shù)的影響，可得到由于溫度變化而引起的應(yīng)變片總電阻相對(duì)變化量為： ? ? ? ?? ?tKRtRKtRRRRRRsgsgt ?????????????? ????????000000000 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路 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 , 同時(shí)要把電阻相對(duì)變化 ΔR/R 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 。 直流電源供電的電橋稱為 直流電橋 ；以交流電源供電的電橋稱為 交流電橋 。 測(cè)量電橋 直流電橋 交流電橋 電源類型 電源類型 直流電壓源電橋 直流電流源電橋 電橋結(jié)構(gòu) 直流電壓源單臂電橋 直流電壓源半橋差動(dòng)電橋 直流電壓源全橋差動(dòng)電橋 ?? 電橋結(jié)構(gòu) 直流電流源單臂電橋 直流電流源半橋差動(dòng)電橋 直流電流源全橋差動(dòng)電橋 ——…… 直流電橋比較簡(jiǎn)單 ， 因此首先分析直流電橋 ， 如圖所示 。 當(dāng)電源 E為電勢(shì)源 ， 其內(nèi)阻為零時(shí) 。 R2 R4 R1 R3 E 電橋線路原理圖 RL c d b VO a ①????????????434212RRRRRREVO 式中 R2為負(fù)載應(yīng)變片電阻，因 R R R4的阻值固定。 （ 一 ） 直流電壓源單臂電橋 流過 RL上的電流與電壓可以根據(jù)戴維南定理求出： 若 R2上無壓力時(shí)，調(diào)電橋達(dá)到平衡，即輸出電壓為零。則由①式可以推出無壓力時(shí)的平衡條件為： R1R4=R2R3 ② 當(dāng)受應(yīng)變時(shí) ， 應(yīng)變片的電阻變化為 ΔR 2,則電橋不再平衡 ， 電橋的輸出電壓為 設(shè)橋臂比 n=R1/R2，由于 ΔR 2R2，則上式分母中的（ ΔR 2/R2）可忽略不計(jì)，并考慮到起始平衡條件②： ? ?? ?? ?③??????????????????????????????????????43212222434342212211//RRRRRRRRRRERRRRRRRREV O R1R4=R2R3 則③式可以化簡(jiǎn)為： ? ? ④2221 RRnnEVO?????? R2 R4 R1 R3 E 電橋線路原理圖 RL c d b VO a 單臂電橋的電壓靈敏度定義為 ? ?? ?⑤22222222 1/1/ nnERRRRnnERRVSOr???????????電橋靈敏度： 由⑤式可知： （ 1）電橋靈敏度 Sr正比于電橋的供電電壓（ Sr∝E ），供電電壓 E越高，電壓靈敏度 Sr越高， R2 R4 R1 R3 E 電橋線路原理圖 RL c d b VO a （ 2）電橋靈敏度 Sr是橋臂比 n的函數(shù)， 必須在設(shè)計(jì)電橋時(shí)恰當(dāng)選擇橋臂的比值 n，保