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应变式加速度传感器 作业 P216 4-3 Ε ε epsilon ep`silon 伊普西龙 * * 金属丝电阻应变片的表示方法 横向应变与纵向应变的关系: 用长方形符号表示电阻应变片. 图(a)受到的是压力,纵向受力电阻减小,横向受力电阻增加; 图(b)受到的是拉力,纵向受力电阻增加,横向受力电阻减小; 测量电桥 测量电桥大致分直流电桥,交流电桥两种. 直流电桥:工作电源是直流电源,桥臂元件为纯电阻. 交流电桥:工作电源是交流电源,桥臂元件为电阻,电感,电容及其组合件. 测量电桥的优点: 1结构简单 2灵敏度高 3具备测量零位 4可以反映被测量的变化方向. 应变片电阻测量 简单电路 将受力形变后的应变片电阻变化量转化为电压信号: 图中R1为固定电阻,R2为应变片电阻. 输出电压: (1)应变片受力形变前: (2)应变片受力形变后: 不足： 输入输出信号不一致: 受力为0时,输出电压不为0; 不能反映受力方向: 应变片无论拉伸还是压缩输出电压总是正电压. 直流电桥 平衡条件 电桥输出电压 平衡条件 对电桥输出电压: 若R1-R4受到应变作用阻值=Ri+?Ri。 若 ，负载电阻无穷大，输出电压可近似为： Ri=R (1)单臂电桥 R1-R4只有一个为工作的应变片(如R1),其余为固定电阻. 则:R1=R2=R3=R4; ΔR1=ΔR， ΔR2-4=0 提高电压U或选用灵敏度系数高的应变片能提高桥路的电压灵敏度。由于应变片有功率限制，因此桥路电压有上限。 (2)对称电桥: 通常只有两个桥臂为工作的应变片(如R1,R2),其余为固定电阻. 1若R1纵向应变 ε, R2横向应变ετ 2若R1 , R3均为纵向应变ε (3)非对称电桥: a=?使输出最大? R1和R4产生不同的应变 a=1, 令t=a+1,变换后求导。 对称电桥是非对称电桥的特例，其优点是非线性误差较小。 （4）全桥电路（4个电阻都是应变电阻）: 欲使输出电压最大，?R２＜０， ?R４＜０，则让R1、R3产生纵向应变，R2、R4产生横向应变。 电压灵敏度最高，因此是最常用的一种桥路 非线性误差 非线性误差 9 半桥差动电路 R1+ΔR1 R2-ΔR2 若ΔR1=ΔR2, R1=R2, R3=R4, 则得 Uo与（ΔR1/R1）呈线性关系, 差动电桥无非线性误差, 而且电桥电压灵敏度KU=E/2,比单臂工作时提高一倍, 同时还具有温度补偿作用。 在试件上安装两个工作应变片, 一个受拉应变, 一个受压应变, 接入电桥相邻桥臂, 称为半桥差动电路, 该电桥输出电压为 结论 2对于半桥和全桥,通常采用同性质的敏感元件作为桥臂.那么各自的电桥输出电压如下: 1无论哪一种电桥,全桥的灵敏度最高; 全桥工作时: 半桥工作时: 单臂工作时: 结论 3选用半桥和全桥测量电路不仅可以提高电桥的灵敏度,还可以克服非线性和温度引起的干扰. 4为了提高电桥的灵敏度,可以适当提高电源电压.但是电源电压过高会引起电流增加,导致温度对敏感元件的影响而造成附加误差. 电桥调零 制造工艺原因可能是的电桥不受载荷时输出电压不为零，因此必须调零。 P107 例题1 如图所示,初始状态R1=R2=R3=R4=120Ω，U=12V,求输出电压U0。(1)只有R1为工作的应变片,k=2,ε=0.0016;(2)只有R1,R2为工作的应变片,k=2,ε1=0.0016; ε2=-0.0016;(3) R1-R4均为工作的应变片,k=2,ε1=ε3=0.0016; ε2=ε4=-0.0016; 解:(1)只有R1为工作的应变片,k=2,ε=0.0016 (3) R1-R4均为工作的应变片,k=2,ε1=ε3=0.0016; ε2=ε4=-0.0016; (2)只有R1,R2为工作的应变片,k=2,ε1=0.0016; ε2=-0.0016; 交流电桥 或者: 交流电桥的参数为阻抗: 1.平衡条件:与直流电桥类似. 阻抗参数也可以用