第3章应变片3温度补偿.ppt

3—4 拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片，并组成差动全桥电路，试问： 四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？ 2. 画出相应的电桥电路图。 3—5 一直流应变电桥，E＝4v，R1=R2=R3=R4＝120Ω，试求： 1. R1为金属应变片，其余为外接电阻，当R1的增量Δ R1 ＝1.2 Ω时，电桥输出电压Uo＝？ R1、 R2都是应变片，且批号相同，感应应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，电桥输出电压Uo＝？ 3. 如果R2与 R1感应应变的极性相反，且Δ R1 ＝ Δ R2＝1.2 Ω，电桥输出电压Uo＝？ 2. 解： 当RL→∞时，电桥输出电压为 由于放大器的输入阻抗比桥路输出阻抗高很多，所以此时仍视电桥为开路情况。 当受应变时，若应变片电阻变化为ΔR，其它桥臂固定不变，电桥输出电压Uo≠0， 则电桥不平衡， 输出电压为 设桥臂比 n =R2/R1 ， 由于ΔR1R1， 分母中ΔR1/R1可忽略， 并考虑到平衡条件R2/R1=R4/R3 ， 上式可写为 电桥电压灵敏度定义为 从上式分析发现：  ① 电桥电压灵敏度正比于E，E越高，KU 越高，但E的提高受到应变片允许功耗的限制，所以要作适当选择； ② 电桥电压灵敏度是桥臂电阻比值 n 的函数，恰当地选择 n 的值，保证电桥具有较高的电压灵敏度。  当E值确定后，n 取何值时才能使KU 最高 ？ 求得 n=1 时，KU 为最大值。 即，当R1=R2=R3=R4时，KU 最高，此时有 当 E 和电阻相对变化量ΔR1/R1一定时，电桥的输出电压及其灵敏度也是定值， 且与各桥臂电阻阻值大小无关。 3. 非线性误差及其补偿方法 以上推导略去了分母中的ΔR1/R1项 ， 实际情况应按下式计算， 输出电压与ΔR1/R1的关系是非线性的， 非线性误差为 如果是四等臂电桥， R1=R2=R3=R4， 即n=1， 则 为了减小和克服非线性误差， 常采用差动电桥如图3-10所示。 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 若ΔR1=ΔR2，R1=R2，R3=R4， 则得 Uo与ΔR1/R1 成线性关系， 差动电桥无非线性误差， 而且 KU=E/2， 是单臂工作时的两倍， 同时还具有温度补偿作用。 若将电桥四臂接入四片应变片， 两个受拉应变， 两个受压应变， 将两个应变符号相同的接入相对桥臂上，构成全桥差动电路。 若ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4， 且 R1=R2=R3=R4， 则 此时全桥差动电路不仅没有非线性误差， 而且电压灵敏度为单片工作时的4倍， 同时仍具有温度补偿作用。 例题 利用相减电路可构成“称重放大器”。图中压力传感器是由应变片构成的惠斯通电桥，当压力(重量)为零时，Rx=R ，电桥处于平衡状态，ui1= ui2 , 相减器输出为零。而当有重量时，压敏电阻Rx 随着压力变化而变化，从此电桥失去平衡，ui1 ≠ ui2 ，相减器输出电压与重量有一定的关系式。试问，输出电压 uo与重量(体现在Rx变化上) 有何关系。 - + uo R2 RX R R R Er 激励源 压力传感器 相减放大器 压敏电阻 R2 R1 R1 将图7–5电路