[工學(xué)]第3章應(yīng)變式傳感器教學(xué)-資料下載頁
2025-01-19 11:52本頁面
【正文】 ??????????????????????2222443344221122（ 四 ） 直流電流源單臂電橋 R2 R4 R1 R3 I0 電橋線路原理圖 c d b VO a I1 I2 恒流源供電電橋： 其中供橋電流為 I0， 通過各臂的電流為 I1與 I2。 則電路中電流滿足下列方程組： ?????????????????0432121204321431IRRRRRRIIRRRRRRI輸出電壓為： 0432141324221 IRRRRRRRRRIRIV??????? R2 R4 R1 R3 I0 電橋線路原理圖 c d b VO a I1 I2 0432141324221 IRRRRRRRRRIRIVO ???????應(yīng)變片為 R2： （ 1）若 R2不受應(yīng)力，電橋初始處于平衡狀態(tài)（ R1R4=R2R3）而且 R1=R2=R3=R4=R，輸出 V0=0。 （ 2）若 R2受應(yīng)力，橋臂電阻 R2 變?yōu)? R2+ΔR 2時(shí)； R R R4保 持不變；輸出電壓為： ? ?RRRIRRRRIIRRRRIRRRRRRRRRRVO41141441400004322141322?????????????????????? R2 R4 R1 R3 I0 電橋線路原理圖 c d b VO a I1 I2 RRRIV O411410 ????直流電壓源單臂電橋輸出電壓為： 22222222211141211141RRRRERRRREV O??????????兩者相比較可以看出： 直流電流源單臂電橋的非線性誤差減小了一倍。 R2+ΔR2 R4ΔR4 R1ΔR1 R3+ΔR3 電橋線路原理圖 c d b VO a I0 若直流電流源電橋電路設(shè)計(jì)為如 右 圖 所 示 ， 如果 ΔR 1=ΔR 2 ＝ΔR 3=ΔR 4＝ ΔR ， 且 R1=R2＝ R3=R4＝ R， 并考慮溫度影響 ΔT 時(shí) ， 輸出電壓為： ? ?? ? ? ?? ?? ? ? ?? ?? ?? ?RIIRRRRRIRRRRRRRRIRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRVtttttttttttttO???????????????????????????????????????????????????????????00022044332211441133224224 若考慮直流電壓源全橋差動(dòng)電路中溫度對(duì)各電阻影響 ， 且假定每個(gè)電阻受溫度變化影響相同 ， 均為△ RT， 則輸出電壓 VO為： 則輸出結(jié)果與溫度變化有關(guān) ， 故直流電壓源全橋差動(dòng)電橋不能起到溫度補(bǔ)償作用 。 R2+ΔR2 R4ΔR4 R1ΔR1 R3+ΔR3 E 電橋線路原理圖 c d b VO a TTTTTTTTTTTORRRERRRRRRRRRRERRRRRRRRRRRRRRRRRREV??????????????????????????????????????????????????????????????2222443344221122R2+ΔR2 R4ΔR4 R1ΔR1 R3+ΔR3 電橋線路原理圖 c d b VO a I0 RIV O ??? 0上式可以看出： （ 1）直流電流源供電時(shí)，輸出電壓 VO與壓敏電阻增量 ΔR 及恒流源電流 I0成正比。 （ 2）傳感器精度直接受恒流源精度的影響。 （ 3）此種電橋輸出與溫度無關(guān)，可以起到溫度補(bǔ)償?shù)淖饔谩? （ 五 ） 根據(jù)直流電橋分析可知 ， 由于應(yīng)變電橋輸出電壓很小 ， 一般都要加放大器 ， 而直流放大器易于產(chǎn)生零漂 ， 因此應(yīng)變電橋多采用交流電橋 。 下圖為半橋差動(dòng)交流電橋的一般形式 ， 為交流電壓源 ， 由于供橋電源為交流電源 ， 引線分布電容使得二橋臂應(yīng)變片呈現(xiàn)復(fù)阻抗特性 ， 即相當(dāng)于兩只應(yīng)變片各并聯(lián)了一個(gè)電容 ， 則每一橋臂上復(fù)阻抗分別為： U?1111 1 Cj w RRZ?? 2222 1 Cj w RRZ??33 RZ ?44 RZ ? 下圖為半橋差動(dòng)交流電橋的一般形式 ， 為交流電壓源 ， 由于供橋電源為交流電源 ， 引線分布電容使得二橋臂應(yīng)變片呈現(xiàn)復(fù)阻抗特性 ， 即相當(dāng)于兩只應(yīng)變片各并聯(lián)了一個(gè)電容 ， 則每一橋臂上復(fù)阻抗分別為： U? 式中 C C2表示應(yīng)變片引線分布電容 , 由交流電路分析可得 要滿足電橋平衡條件 , =0, 則有 : Z1 Z4 = Z2 Z3 ))(()(43213241ZZZZZZZZUU??????0?U1111 1 Cj w RRZ?? 2222 1 Cj w RRZ??33 RZ ? 44 RZ ?由于： 則有： 3222411111 RCj w RRRCj w RR???整理上式得： 24241313 Cj w RRRCj w RRR ???其實(shí)部 、 虛部分別相等 , 并整理可得交流電橋的平衡條件為 : 3412RRRR ?2134CCRR ?及 對(duì)這種交流電容電橋 , 除要滿足電阻平衡條件外 , 還必須滿足電容平衡條件 。 當(dāng)被 測(cè)應(yīng)力變 化引起 Z1=Z10+ΔZ, Z2=Z20ΔZ 變化時(shí) ( 且Z10=Z20=Z0), 則電橋輸出為： 00021)212(ZZUZZZUU ??????? ??? 對(duì)這種交流電容電橋 , 除要滿足電阻平衡條件外 , 還必須滿足電容平衡條件 。 為此在橋路上除設(shè)有電阻平衡調(diào)節(jié)外還設(shè)有電容平衡調(diào)節(jié) 。 電橋平衡調(diào)節(jié)電路如下圖所示： 荷重傳感器原理示意 荷重傳感器上的應(yīng)變片在重力作用下產(chǎn)生變形。軸向變短，徑向變長(zhǎng)。 應(yīng)變式荷重傳感器的外形及應(yīng)變片的粘貼位置 F R 1 R 2 R 4 應(yīng)變式荷重傳感器外形及受力位置（續(xù)） F F 電子秤 磅秤 超市打印秤 遠(yuǎn)距離顯示 應(yīng)用 電子天平 電子天平的精度可達(dá)十萬分之一 應(yīng)用 人體秤 應(yīng)用 吊鉤秤 便攜式 應(yīng)變式數(shù)顯扭矩扳手 可用于汽車、摩托車、飛機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、機(jī)械制造和家用電器等領(lǐng)域，準(zhǔn)確控制緊固螺紋的裝配扭矩。量程 2～ ，耗電量≤ 10mA，有公制 /英制單位轉(zhuǎn)換、峰值保持、自動(dòng)斷電等功能。 應(yīng)用 汽車衡 應(yīng)用 汽車衡
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