检测技术与传感器(第四章电桥变化电路)

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1、检测技术与传感器检测技术与传感器MeasurementTechnologyandSensors信息科学与技术学院信息科学与技术学院CollegeofInformationScienceandTechnology王建林王建林教授教授博士生导师博士生导师Prof.JianlinWangE-mail:wangjl@mail.buct.edu.cn第四章变换电路¡重点内容有源/无源检测元件的转换电路不平衡电桥不平衡电桥设计平衡电桥（电桥）自平衡电桥其它变换电路仪表放大器第四章变换电路¡没有理想的元件¡电阻型检测元件直流激励→消除寄生电容、寄生

2、电感不平衡电桥¡电容、电感型检测元件交流激励→需要考虑所有的影响因素需测量信号的幅值和相位自平衡电桥第四章变换电路¡有源/无源检测元件的转换电路直接通过电阻型检测元件两端的电压和流经的电流进行电信号变换，可称为V-I法。根据检测元件不同分为¡有源检测元件的转换电路¡无源检测元件的转换电路第四章变换电路¡有源/无源检测元件的转换电路有源检测元件的转换电路¡负载电阻上的有效功率2EPL=2RL(RI+RL)ag=PKE2(1+ag)=ξgPKE2a=RR,P=ERgLIKEI第四章变换电路¡有源/无源检测元件的转换电路有源检测元件的转换电

3、路¡负载电阻上的有效功率当RL=RI时，信息传递有效系数取得最大值xgm=¼，PL=¼PKE。¡负载电阻上的有效电压ERLuL=RL+RIRL=¥时uL取得最大值，uLm=E。第四章变换电路¡有源/无源检测元件的转换电路无源检测元件的转换电路¡直接串联式22EPDRPDPL»3RL(RP0+RL)aP=23εPKEp(1+aP)=2ξPεPKEp2a=RR,P=ER,e=DRRPLP0KEPPP0PP0第四章变换电路¡有源/无源检测元件的转换电路无源检测元件的转换电路¡直接串联式当RP0=2RL时，信息传递有效系数取得最大值xPm=0

4、.1481。提高e、PKEp提高负载电阻上的有功功率。第四章变换电路¡有源/无源检测元件的转换电路无源检测元件的转换电路¡直接串联式¡不平衡电桥R1R3被测量RTHET～RLRLHR2R4～ETH第四章变换电路¡有源/无源检测元件的转换电路无源检测元件的转换电路¡直接串联式¡不平衡电桥æR2R4öETH=ç-÷EèR1+R2R3+R4øR1R2R3R4RTH=+R1+R2R3+R4第四章变换电路¡不平衡电桥通过调评电桥，可解决测量输出初始值不为零的问题；方便进行温度、湿度等环境干扰的补偿；使用相同性能的敏感元件、转换元件，可以构成差动

5、转换电路。第四章变换电路¡不平衡电桥单臂工作（简单变换）¡等臂电桥R10=R20=R30=R40¡第一对称¡第二对称¡一般电桥双臂工作（差动变换/参比变换）四臂工作（差动变换/参比变换）第四章变换电路¡不平衡电桥单臂工作（简单变换）¡等臂电桥¡第一对称R10=R20¹R30=R40¡第二对称¡一般电桥双臂工作（差动变换/参比变换）四臂工作（差动变换/参比变换）第四章变换电路¡不平衡电桥单臂工作（简单变换）¡等臂电桥¡第一对称¡第二对称R10=R30¹R20=R40¡一般电桥双臂工作（差动变换/参比变换）四臂工作（差动变换/参比变换）第

6、四章变换电路¡不平衡电桥单臂工作（简单变换）双臂工作（差动变换/参比变换）¡等臂电桥/第一对称（差动变换）¡等臂电桥/第二对称（参比变换）四臂工作（差动变换/参比变换）第四章变换电路¡不平衡电桥单臂工作（简单变换）双臂工作（差动变换/参比变换）¡等臂电桥/第一对称（差动变换）¡等臂电桥/第二对称（参比变换）四臂工作（差动变换/参比变换）第四章变换电路¡不平衡电桥单臂工作（简单变换）双臂工作（差动变换/参比变换）¡等臂电桥/第一对称（差动变换）¡等臂电桥/第二对称（参比变换）RR四臂工作（差动变换/参比变换）ERLRRRRERLR'R'

7、第四章变换电路¡不平衡电桥单臂工作（简单变换）双臂工作（差动变换/参比变换）四臂工作（差动变换/参比变换）RR0ERLRR0第四章变换电路¡不平衡电桥电压灵敏度æR2R4öuL=ç-÷EèR1+R2R3+R4ø初始条件满足R10R40=R20R30时电桥达到平衡，输出电压uL=0(V)。注：Ri=Ri0+DRi，e=DRi/Ri0第四章变换电路¡不平衡电桥电压灵敏度输出电压（RL=¥）工作方式uL近似u'L非线性误差（ε=10%）等臂电桥-εE1-εE5%单臂工作4+2ε4第一对称-εE1-εE5%单臂工作4+2ε4等臂电桥11-εE

8、-εE0双臂工作22等臂电桥-εE-εE0四臂工作第四章变换电路¡不平衡电桥电流灵敏度ETHETHIo==RTH+RLRTH+RLæR2R4öETH=ç-÷EèR1+R2R3+R4øR1R2R3R4RTH=+R1+R2R