塑性力学第第四章 测量电路.ppt

第四章 测量电路 用应变片测量变形时，必须将应变片接入某种测量电路，它能把应变片电阻值的微小变化转换成输出电压或输出电流的变化。通常选电桥作为应变测量电路， §4.1 直流电压桥 一、电桥的分类 图4—1中，四个桥臂的电阻分别为R1、R2、R3和R4，A、C为输入端，接直流电源U，B、D为输出端，接负载Rg。 按输出方式的不同，电桥分三类： 1．一般桥：既有电流输出，又有电压输出。 2．功率桥：桥臂阻值一定，且负载阻抗满足匹配条件时，桥路输出功率最大， 3．电压桥：只输出电压而不输出电流。 电阻应变仪中最常用的是电压桥。 图4—2中的虚框部分可等效为图4—3中虚框所示的电动势为 ，内阻为 的电源。叫电桥的等效电源。其中， 为BD间的开路电压（见图4—4）， 为电势等于零时从BD看过去的等效电阻，叫电桥的等效内阻。（见图4—5）。 当 Rg 时，电桥的输出端可以看成是开路的，只有电压输出而没有电流输出，电桥可看成电压桥。 二、直流电压桥的输出 1．桥臂电阻未发生变化时电桥的输出及平衡条件 因B、D端开路，因此A、C之间的电阻可以看成是R1与R2串联，R3与R4串联，然后再并联。 =UBD = UB－UD UCB =UC－UB=ICBAR2 = R2 UCD =UC－UD=ICDAR4 = R4 两式相减，得桥臂电阻没发生变化时电压桥的输出： =UB－UD = U （4—1） 电桥平衡时， Ig = 0， = 0，得桥臂电阻没发生变化时电压桥的平衡条件： （4—2） 2．桥路平衡后桥臂电阻发生变化时直流电压桥的输出及平衡条件 应变电桥有两类： 应变仪中常用的是全等臂电桥和卧式桥。 在全等臂电桥中，R1是贴在构件上的应变片，设电桥平衡后，由构件的变形引起的R1的电阻变化为ΔR ，由（4—1）式，由ΔR 引起的电桥输出为： （4—3）第一式代入（4—4）式得： * 小变形时，ΔR R 。得（4—5）第一式。 在卧式电压桥中，将（4—3）第二式代入（4—4）式得（4—5）第二式。 说明： 1．由 求ΔR / R ，再由ΔR / R =Kε 求ε，这是电测法的基本思路。即 →ΔR / R →ε 2．（4—5）算 的相对误差为 ： 测一般变形时可忽略，测特殊的大变形时，应视具体情况进行修正。 （4—5）式是*式忽略了分母中的ΔR 得到的，因而具有一定的误差。*式可化为： 取 ，利用公式 得： 略去二阶以上微量得： 因此，（4—5）式算 的相对误差为