固体力学实验（第三章）.ppt

4.1 应变仪电桥的工作原理 温度补偿片（?桥测量或称单点测量） 半桥测量 对臂测量 全桥测量 电阻应变仪 动态应变（正弦） 电阻应变仪的工作原理 一、测量电桥电路 二、放大器 电阻应变仪的技术指标 国内常用的电阻应变仪： CS 系列电阻应变仪 * 固体力学实验 第三章 测量电路 目前的应变仪均采用惠斯通电桥电路测量应变片的阻值变化。 四臂电桥如图所示： 若电桥的四个臂均与粘贴于构件上的电阻片相连，当构件变形时，桥臂上的阻值分别变为： R1+?R1 、R2+?R2、 R3+?R3、 R4+?R4。此时BD点的输出电压为： 可以证明输出电压与桥臂阻值的关系： 式中： ?1、 ?2、 ?3、 ?4分别代表四个应变片所感受的应变值，我们称此式为电桥的加减特性。 当在小应变、等桥臂（R1= R2= R3 = R4 ）、相同的灵敏系数时，上式简化成下式： 几种常用的组桥方式： 1. 单臂测量：桥路中只有一个桥臂参与构件的机械变形。输出的桥压为： 2.半桥测量：桥路中相邻的两个桥臂参与构件的机械变形。输出的桥压为： 3. 对臂测量：桥路中相对的两个桥臂参与构件机械变形。输出的桥压为： 4.全桥测量：桥路中四个桥臂全部参与构件机械变形。输出的桥压为： 引起电阻片的阻值改变的因素：1.机械变形；2.温度变化。温度变化引起阻值改变的量是无用的量。可以利用电桥加减特性，通过温度补偿片来消除。即单臂（?桥）测量。 在AB，BC两个臂上分别接上工作片，温度影响将互相抵消。 在AB，CD两个臂上接工作片，BC，DA接温度补偿片。四个臂的电阻同处一个温度场，温度影响相互抵消。 电桥的四个臂上接工作片，都参与机械变形，同处一个温度场，温度影响相互抵消。 设： 当 周期应变信号： 基频 对于高频信号， 必须采用宽频带放大器， 或者直流放大器。 直流桥源 若采用交流桥源， （采用载波放大） 窄频带放大器 调幅波的产生 交流电压 振荡频率 静态拉应变： 静态压应变： 高频波幅值受低频波控制，叫幅度调制。 载波 调幅 测量频率 高频载波频率 可以使用窄频带放大器 载波放大 DC~500Hz 直流放大 DC~80KHz 载波放大的原理图 读数电桥 静态应变仪 1、应变电桥 动态：桥盒 静态：平衡箱 2、预调平衡电路 （电阻平衡和电容平衡） （1）电阻平衡 R 调到一端 可调平衡范围 设： 若增大调平衡范围， 必须降低 （误差会增加） （2）电容平衡 3、标定电路 4、双桥测量电路 （静态应变仪） 1、放大器的输入阻抗应该远高于电桥的内阻。 2、有足够的放大倍数。 3、频率特性曲线在 频带内是平坦的。 4、振幅特性在最大输出范围内是线性的。 信号衰减 5、稳定性好。 三、相敏检波器 四、低通滤波器 五、振荡器 载波频率决定了应变仪的可测应变频率上限。 六、输出电路 低阻 高阻 电流输出 电压输出 七、平衡指示 数字式 一、测量线数 二、测量范围 三、标定值 四、工作频率范围 五、线性输出范围 输出电流 被测应变 振幅特性 振幅特性的斜率称为灵敏度。 六、灵敏系数 （静态） 七、应变片的阻值 八、零飘 静态稳定性指标 九、动飘 动态稳定性指标 一、YD88 型便携式超级应变仪 主要技术指标： 1、量程： 数字显示 2、平衡范围： 3、灵敏系数： 4、非线性： 5、零飘： 6、切换误差： 7、测点： 10CH 电桥／切换 1微伏放大 A／D 驱动器 4位半数显表 ～ 220V 直流稳压电源 桥 源 2V 高稳定悬浮桥源 * 固体力学实验 第三章 测量电路