4.1 4.2测量电桥的基本特性和温度补偿09年

《4.1 4.2测量电桥的基本特性和温度补偿09年》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、实验应力分析北京化工大学机械基础实验中心二○○九年九月第四章测量电桥的特性及应用§4.1测量电桥的特性及温度补偿第4章测量电桥的特性几应用4.1测量电桥的基本特性和温度补偿在结构强度的实验分析中，构件表面的应变测量主要是使用应变电测法，即将电阻应变计粘贴在构件表面，并正确地接入测量电路，从而得到构件表面的应变。应变电测法的基本测量电路是电桥。测量电桥是由应变计作为桥臂而组成的桥路，作用是将应变计的电阻变化转化为电压或电流信号。在测量时，将应变计粘贴在各种弹性元件上，组成电桥，并利用电桥的特性提高读数应变的数值，或从复杂的受力构件中测出某一内力分量（如轴力、弯矩等）。

2、关于电桥的基本特性和测量原理，已在第3章中作过系统论述，本章重点讨论如何利用电桥的基本特性正确地组成测量电桥。§4.1测量电桥的基本特性和温度补偿4.1.1测量电桥的基本特性设电桥的四个桥臂上接上应变计，电阻分别为R1=R2=R3=R4=R（见图4－1），如果桥臂电阻改变ΔRl、ΔR2、△R3、△R4，则输出电压为：（4-1）§4.1测量电桥的基本特性和温度补偿图4-1电桥式中，u。为电桥的桥压；ui为电桥的输出电压。若四个桥臂上的应变计的灵敏系数均为K，即：则输出电压为：§4.1测量电桥的基本特性和温度补偿（4-2）式中，ε1、ε2、ε3、ε4分别为应变计R1、R

3、2、R3、R4、所感受的应变值。§4.1测量电桥的基本特性和温度补偿应变仪的输出应变为：（4-3）由式（4－3）可见，电桥有下列特性：§4.1测量电桥的基本特性和温度补偿1）两相邻桥臂上应变计的应变相减。即应变同号时，输出应变为两邻桥臂应变之差；异号时为两相邻桥臂应变之和；2）两相对桥臂上应变计的应变相加。即应变同号时，输出应变为两相对桥臂应变之和，异号时为两相对桥臂应变之差；§4.1测量电桥的基本特性和温度补偿应变仪的输出应变实际上就是读数应变，所以合理地、巧妙地利用电桥特性，可以增大读数应变，并且可测出复杂受力杆件中的内力分量。§4.1测量电桥的基本特性和温度补

4、偿4.1.2温度的影晌与补偿在测量时，被测构件和所粘贴的应变计的工作环境是具有一定温度的。当温度发生变化时，应变计将产生热输出εt，其大小由式（2-17）确定。显然，热输出εt中是不包含结构因受载而产生的应变，即使结构处在不承载且无约束状态，εt仍然存在。§4.1测量电桥的基本特性和温度补偿因此，当结构承受载荷时，这个应变就会与由载荷作用而产生的应变叠加在一起的输出，使测量到的输出应变中包含了因环境温度变化而引起的应变εt因而必然对测量结果产生影响。§4.1测量电桥的基本特性和温度补偿温度引起的应变εt的大小可以与构件的实际应变相当，例如，当采用镍铬丝的电阻应变计粘

5、贴在钢构件上进行应变测量时，如果温度升高1℃，εt即可达70微应变。因此，在应变计电测中，必须消除应变εt，以排除温度的影响，这是十分重要的问题。§4.1测量电桥的基本特性和温度补偿测量应变计既传递被测构件的机械应变，又传递环境温度变化引起的应变。根据式（4-3），如果将两个应变计接入电桥的相邻桥臂，或将四个应变计分别接入电桥的四个桥臂，只要每一个应变计的εt相等，即要求应变计相同，被测构件材料相同，所处温度场相同，则电桥输出中就消除了εt的影响。这就是桥路补偿法。或称为温度补偿片法。桥路补偿法可分为两种，下面作简单介绍。§4.1测量电桥的基本特性和温度补偿三.温度

6、补偿受力----变形(应变)测量温度----变形(应变)要设法消除温度变化引起的应变的原因:(1)温度变,电阻变.(2)电阻片丝栅材料的温度系数与被测物不同.方法一:桥路补偿法由相邻两臂相同的电阻片贴法构件上温度下温度产生的电阻变化(应变变化)是同号的,自动抵消,达到了互补.需要说明的是：我们希望应变片的指示应变反映的是构件因受力所产生的应变，而不是环境温度变化所引起的　，否则会带来很大误差。因此在测量中必须设法消除温度变化的影响。§2.4电阻应变计的工作特性方法二:温度补偿法相邻两臂电阻片贴法材料温度下受力件(工作片)不受力件(补偿片)消除了工作片上由于温度变化而

7、引起的变,达到了温度补偿.应采用相同5、温度误差及其补偿1、敏感栅电阻随温度的变化引起的误差。当环境温度变化△t时，敏感栅材料电阻温度系数为，则引起的电阻相对变化为2、试件材料的线膨胀引起的误差。当温度变化△t时，因试件材料和敏感栅材料的线膨胀系数不同，应变片将产生附加拉长（或压缩），引起的电阻相对变化温度误差应变丝的线膨胀系数；试件的线膨胀系数相应的虚假应变输出由温度变化引起的总电阻变化为单丝自补偿法自补偿法组合式自补偿法线路补偿法〔电桥补偿法、热敏电阻〕温度补偿优点：简单、方便，在常温下补偿效果较好缺点：在温度变化梯度较大的条件下，很难做到工作片与补偿片处于