《应变电桥、应用》PPT课件

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1、同学们好！1§2-3测量电路及电阻应变仪例2-3：变化电阻应变计电桥电路机械应变U(I)变化电阻应变仪放大、显示2一、应变电桥双臂应变电桥单臂应变电桥全臂应变电桥直流电桥：R交流电桥:R、L、C不平衡桥式：偏差测量法（动态）平衡桥式：零位测量法（静态）半等臂电桥全等臂电桥工作方式桥臂关系电源负载工作臂电压输出桥：功率输出桥：U、I电源端对称输出端对称3二、直流电桥及输出特性初始平衡条件：或此时1、电压输出桥的输出特性4ABC：ADC：电桥平衡条件：5桥臂比：线性部分：非线性部分：6讨论：全等臂电桥半等臂对输出端对称电桥线性部分：7（1）电桥的灵敏度（2）电桥的非线性补偿

2、措施：加减特性，双臂或四臂差动工作方式K：金属半导体（3）电桥的加减特性对象：全等臂电桥、对输出端对称电桥“相邻臂相减，相对臂相加”8①一个桥臂R1工作，②两个相邻桥臂工作，9③两个相对桥臂工作，④全臂工作，10电桥加减特性——“相邻臂相减，相对臂相加”例2-4：分析桥路补偿块法进行温度补偿的原理解：11例2-5解：12例2-6利用全桥测量提高灵敏度并实现温度补偿。解：132、功率输出桥的输出特性输出功率最大的条件：14（1）全等臂电桥（2）半等臂对输出端对称电桥15讨论：（1）电压桥与功率桥的输出特性规律相同，非线性误差也一样。（2）相对臂相加，相邻臂相减。（3）电压

3、桥输出电压为功率桥的两倍。全等臂电桥、半等臂对输出端对称电桥半等臂对电源端对称电桥自学教材pp.62例2-816平衡条件或三、交流电桥及其平衡1、交流电桥平衡条件17（1）电阻调平法2、交流电桥的调平方法①串联电阻法②并联电阻法18（2）电容调平法①差动电容法②阻容调平法19四、电阻应变仪1、分类20212、结构及工作原理电桥：电源400~2000Hz，被测应变信号放大器：放大倍数带宽振荡器：载波信号、相敏检波器的参考电压相敏检波器：检波器（解调）、辨别相位2223被测应变信号调幅后输出电压一般检波器检波相敏检波器检波243、环形相敏检波器拉伸应变：压缩应变：25——拉

4、伸应变26——压缩应变27§2-4电阻应变式传感器的应用一、应变式传感器的特点1、优点①应用和测量范围广②精度和灵敏度高③频率响应特性好对复杂环境的适应性强商品化④⑤2、缺点①大应变下的非线性②屏蔽措施③不能测应力梯度的变化0.1%~0.01%几十~上百KHz28二、应变计的使用1、应变计的型号代号292、应变计的选用（1）选择类型(a)、(f)、(i)：直角应变花(b)、(g)：45。应变花(c)：±45。应变花(d)、(e)：纵向、横向应变计链(h)：残余应变计30例2-9裂纹探测应变计31例2-10膜片式应变压力传感器周边固定的圆形金属膜片径向应变切向应变径向负应

5、变切向正应变32（2）材料考虑（3）阻值选择（4）尺寸选择敏感栅、基底材料电阻应变仪：120Ω提高灵敏度：大阻值应变梯度较大：栅长较小瞬态及高频动态应变：栅长较小3、应变计的使用方法（1）粘结剂的选择（2）应变片的粘贴①②③④⑤⑥准备涂胶贴片复查接线防护33344、应用举例例2-11筒形结构的称重传感器FFF弹性元件传感元件(应变片)被测非电量电阻应变（1）应变式力传感器电子自动秤35F36（2）应变计式加速度传感器惯性系统：aF适用频率：小于60Hz3738（3）应变计式位移传感器测量范围：0.1um~0.1mm角位移传感器39（4）应变式扭矩传感器力矩：转动状态L、

6、D——扭矩轴的轴长、轴直径G——扭矩轴的弯曲系数T——扭矩扭矩角：单位：N.m压缩力拉伸力轴的扭转弹性形变程度40动物骨骼肌及关节力学性能测试试验台——鼠踝关节在体生物力学性能测试旋转角一定扭矩T-时间t、刺激频率f、伸长速度、收缩速度41参考文献：“电阻应变式传感器弹性元件的设计探讨”，《传感器世界》，2001年7期2、“差动电阻式传感器及自动化网络测量系统在安全监测系统中的应用”，传感器世界》，2001年9期42粘贴在拉伸试件上的4个应变计，有（a）、（b）、（c）、（d）四种可能的接桥方法（R为固定电阻）。试求：（b）、（c）、（d）3种接法的电桥输出电压对于接法

7、（a）输出电压的比值。43推导直流电压桥在只有一个应变桥臂时的输出电压，并比较输出对称电桥、电源对称电桥和全等臂电桥的灵敏度。分析由三极管作为检波元件构成的相敏检波电路是如何实现相敏检波功能的？44