《【測(cè)試技術(shù)課程設(shè)計(jì)】4-3-2 常用傳感器-直流電橋.pdf》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《【測(cè)試技術(shù)課程設(shè)計(jì)】4-3-2 常用傳感器-直流電橋.pdf（17頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)測(cè)量電路測(cè)量電路電橋電橋（教材第（教材第130頁(yè)）頁(yè)）ER1R2R3R4V電橋是將電阻、電感、電容等參量的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出的一種測(cè)量電路，由于橋式測(cè)量電路簡(jiǎn)單可靠，而且具有很高的精度和靈敏度，因此在測(cè)量裝置中被廣泛采用。電橋的分類(lèi)：電橋是將電阻、電感、電容等參量的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出的一種測(cè)量電路，由于橋式測(cè)量電路簡(jiǎn)單可靠，而且具有很高的精度和靈敏度，因此在測(cè)量裝置中被廣泛采用。電橋的分類(lèi)：直流電橋交流電橋直流電橋交流電橋按激勵(lì)電源按激勵(lì)電源偏值法歸零法偏值法歸零法按工作原理按工作原理直流電橋華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)

2、械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)1324oe1234()()R RR RUURRRR平衡條件平衡條件1324R RR R 直流電橋直流電橋如右圖所示，以電阻 如右圖所示，以電阻 R1 1、R2、R3、R4 組 成電橋的四個(gè)橋臂，在 電橋的對(duì)角點(diǎn) 組 成電橋的四個(gè)橋臂，在 電橋的對(duì)角點(diǎn) a、c 端接 入直流電源端接 入直流電源Ue，b、d 端 輸出電壓端 輸出電壓Uo，電橋四個(gè) 橋臂中的一個(gè)或多個(gè)是 阻值隨被測(cè)量變化的電 阻傳感器元件，如電阻 應(yīng)變片。，電橋四個(gè) 橋臂中的一個(gè)或多個(gè)是 阻值隨被測(cè)量變化的電 阻傳感器元件，如電阻 應(yīng)變片。直流電橋Uoa+-+-I1I2UeR1R2bcdR3R4+-+-+-+

3、-+-+-+-+-+-+-華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)電橋的接法：電橋的接法：?jiǎn)伪圻B接單臂連接半橋 連接半橋 連接全橋 連接全橋 連接直流電橋華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)單臂連接單臂連接114o11234eRRRUURRRRR 1RR 120RRR 340RRR 令：令：為了簡(jiǎn)化橋路，設(shè)計(jì)時(shí)取相 鄰兩橋臂電阻相等，即為了簡(jiǎn)化橋路，設(shè)計(jì)時(shí)取相 鄰兩橋臂電阻相等，即o042eRUURR 00RR 直流電橋華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)oe042RUURR oe04RUUR上式可簡(jiǎn)化為上式可簡(jiǎn)化為一般一般0RR 電橋的

4、輸出電壓電橋的輸出電壓 Uo 與激勵(lì)電壓與激勵(lì)電壓 Ue 成正比。成正比。在激勵(lì)電壓在激勵(lì)電壓 Ue 一定的條件下，與工作橋臂的阻值 變化量 呈單調(diào)一定的條件下，與工作橋臂的阻值 變化量 呈單調(diào)線性線性關(guān)系。關(guān)系。0R R 結(jié)論：結(jié)論：存在非線性誤差存在非線性誤差直流電橋華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)半橋連接半橋連接12RRR 12340RRRRR 若：若：工作中有兩個(gè)橋臂（設(shè)計(jì)時(shí)通常 取相鄰兩橋臂）的阻值隨被測(cè)量 而變化，即工作中有兩個(gè)橋臂（設(shè)計(jì)時(shí)通常 取相鄰兩橋臂）的阻值隨被測(cè)量 而變化，即oe02RUUR11 22 RRRR 、電橋輸出電橋輸出結(jié)論結(jié)論:與單臂電

5、橋連接相近，但比例系數(shù)不同。與單臂電橋連接相近，但比例系數(shù)不同。無(wú)非線性誤差無(wú)非線性誤差直流電橋華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)全橋連接全橋連接12RRR 12340RRRRR 若：若：工作中四個(gè)橋臂的阻值隨被測(cè)量 而變化，即工作中四個(gè)橋臂的阻值隨被測(cè)量 而變化，即11 22 RRRR 、電橋輸出電橋輸出33 44 RRRR 、34RRR oe0RUUR無(wú)非線性誤差無(wú)非線性誤差結(jié)論結(jié)論:與前兩種連接方式相近，但比例系數(shù)不同。與前兩種連接方式相近，但比例系數(shù)不同。直流電橋華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)電橋三種接法的比較：電橋三種接法的比較：定義電

6、橋 靈敏度為定義電橋 靈敏度為o0USR R單臂連接半橋連接全橋連接單臂連接半橋連接全橋連接兩個(gè)兩個(gè)工作橋臂工作橋臂四個(gè)四個(gè)工作橋臂工作橋臂一個(gè)一個(gè)工作橋臂工作橋臂oe0RUURoe02RUURoe04RUURe4SU e2SU eSU 電橋接法不同，靈敏度也不同，全橋連接最大。電橋接法不同，靈敏度也不同，全橋連接最大。有非線性誤差無(wú)非線性誤差無(wú)非線性誤差有非線性誤差無(wú)非線性誤差無(wú)非線性誤差直流電橋華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)14e1234o32e3412RRURRRRURRURRRR oabaddbdcbcUUUUUU直流電橋Uoa+-+-I1I2UeR1R2bc

7、dR3R4+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)1234RRRRR若：且若：且1122,RRRR 3344,RRRR 14oe1234RRUURRRR14e1144oe112233441 2(a)RRRRUURRRRRRRRRRRUR 直流電橋Uoa+-+-UeR1+R1bcdR2+R2R4+R4R3+R3+-+-華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)32oe3412RRUURRRR3322oe3344112232e1 2(b)RRRRUURRRRRRRURRRRR同樣同樣直流電橋華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)

8、院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)綜合式綜合式（a）（a）和式和式（b）（b），可以導(dǎo)出，可以導(dǎo)出3124oe14RRRRUURRRR 由此式可以看出：由此式可以看出：上述性質(zhì)為電橋的上述性質(zhì)為電橋的和差特性和差特性，利用該特性對(duì)構(gòu)成，利用該特性對(duì)構(gòu)成 實(shí)際的電橋測(cè)量電路具有重要意義。實(shí)際的電橋測(cè)量電路具有重要意義。若相鄰兩橋臂(若相鄰兩橋臂(R1 1 和和 R2、R3 和和R4)電阻)電阻同方向同方向變化變化 (同時(shí)增大或同時(shí)減小同時(shí)增大或同時(shí)減小)，所產(chǎn)生的輸出電壓的變化將)，所產(chǎn)生的輸出電壓的變化將 相互抵消相互抵消；若相鄰兩橋臂電阻若相鄰兩橋臂電阻反方向反方向變化(變化(即兩電阻一個(gè)增大另即兩電阻一個(gè)

9、增大另 一個(gè)減小一個(gè)減小)，所產(chǎn)生的輸出電壓的變化將)，所產(chǎn)生的輸出電壓的變化將相互疊加相互疊加。直流電橋華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)例:例:如圖所示，懸臂梁受力如圖所示，懸臂梁受力F F 作用，要求出作用，要求出F F，并且 要考慮溫度的影響。試畫(huà)出應(yīng)變片的粘貼位置與 電橋的連接方式圖。，并且 要考慮溫度的影響。試畫(huà)出應(yīng)變片的粘貼位置與 電橋的連接方式圖。FFR1R3R2R4eyexFR1R2R1直流電橋華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)例如用懸梁做敏感元件測(cè)加速度或力時(shí)，常在梁 的上下表面各貼一片應(yīng)變片，并將兩個(gè)應(yīng)變片接入電 橋相鄰的兩個(gè)橋

10、臂。例如用懸梁做敏感元件測(cè)加速度或力時(shí)，常在梁 的上下表面各貼一片應(yīng)變片，并將兩個(gè)應(yīng)變片接入電 橋相鄰的兩個(gè)橋臂。R1 1R2上上應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變片產(chǎn)生正向正向 R，下下應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變片產(chǎn)生負(fù)向負(fù)向 R，即兩電阻，即兩電阻反方向反方向變化，由變化，由電橋的和差特 性電橋的和差特 性可知，產(chǎn)生的電壓輸出相互疊加，電橋輸出最大。可知，產(chǎn)生的電壓輸出相互疊加，電橋輸出最大。直流電橋華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)應(yīng)用舉例：柱形測(cè)力梁電橋的接法應(yīng)用舉例：柱形測(cè)力梁電橋的接法直流電橋華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)電橋的零位平衡調(diào)節(jié)電橋的零位平衡調(diào)節(jié)差動(dòng)串聯(lián)平衡調(diào)節(jié)差動(dòng)串聯(lián)平衡調(diào)節(jié)差動(dòng)并聯(lián)平衡調(diào)節(jié)差動(dòng)并聯(lián)平衡調(diào)節(jié)需要較大范圍的電阻 調(diào)節(jié)，如熱敏電阻需要較大范圍的電阻 調(diào)節(jié)，如熱敏電阻只需微小的電阻調(diào)節(jié)，如電阻應(yīng)變片只需微小的電阻調(diào)節(jié)，如電阻應(yīng)變片目的目的工作臂電阻無(wú)變化時(shí)，使電橋輸出為零。工作臂電阻無(wú)變化時(shí)，使電橋輸出為零。直流電橋華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)具有電阻、電容平衡的交流電阻電橋具有電阻、電容平衡的交流電阻電橋調(diào)電阻 平衡調(diào)電阻 平衡調(diào)電容 平衡調(diào)電容 平衡End