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* 电桥初始状态很难完全平衡(零位电势)。 原因:电桥四个臂上的阻抗在初始时很难做到完全相等; 后果:造成测量误差; 措施:调零 1. 直流电桥的调零 二、电桥的调零 * 二、电桥的调零 * uo只与应变量有关,而与温度变化无关。 红外气体分析仪:避免了“光源波动” 和“环境温度变化” 的影响 * 乘性干扰:如霍尔传感器??_??=??_???????? * 存在缺点:1、检测输出受检测元件本身性能(函数f)的影响;2、对非加性干扰还不能排除。 解决办法:使用平衡/反馈变换结构。 * * 例子:图6-8:磁电式力平衡测力系统(输出y为线圈电流,反馈量??_??为线圈电流产生的电磁转矩,??_??为外部力??_??产生的转矩) 只要由”线圈电流“产生”转矩“的环节(”电动机“)高度稳定,而对光电管、放大器等的非线性及环境干扰、性能漂移等不受影响。 * ??_??→??_??,??_??→??_AB,y→电机/指针位置 * 电流输出型:变压器次级线圈当桥臂 * 输出电压灵敏度物理意义是,单位电阻相对变化量引起电桥输出电压的大小。 * 即若〖???_1〗∕??_1 =10%,则??=0.1/(2+0.1)=4.76%。 * * * * * * * * * * A、串联平衡调节:串联在阻值较小的桥臂上。但:①哪个桥臂的阻值较小不太容易知道;②环境影响、或自身质量及稳定性,会使阻值大小发生交替变化,可能导致平衡调节失败。③不稳定的接触电阻也是桥臂电阻,对电桥平衡调节带来不利影响。 B、差动串联平衡调节:①串入任意一侧桥臂,勿需确定阻值较小的桥臂;②不管原始桥臂电阻大小如何,平衡调节都能成功实施。③接触电阻与指示仪表串联,其波动丝毫不影响桥臂阻值及输出电压。 C、并联平衡调节:要求调节电位器并联在阻值较大的桥臂上。其缺点与串联平衡调节相同。 D、差动并联平衡调节:勿需考虑原始桥臂电阻大小,都能保证平衡调节成功;接触电阻因与上、下桥臂都存并联关系,其变化被分担至上、下桥臂成抵消关系,故接触电阻的不稳定对平衡影响很小。 E、Δ←→Υ三端电阻网络的等效变换 * * * 第1章第*页 EXIT 第1章第*页 EXIT * 第11章 传感信号拾取电路 * 11.1 信号拾取方式 11.2 测量电桥电路 * 11.1 信号拾取方式 * 2、含转换元件和转换电路 被测量→(敏感元件) →中间物理量→ (转换元件) →电参量→ (转换电路) →基本电信号 粘贴式应变压力传感器: 压力→(弹性膜片) →形变/位移→ (应变片) →电阻变化→(电桥电路)→电压信号 * 一、直接变换式 1、只有转换电路 被测量→(敏感元件) →电学量: 基本电信号, 转换电路:信号放大或信号间的转换; 电学物性参数信号,转换电路:●为敏感元件提供驱动能量; ●电学物性参数→基本电信号(不平衡电桥)。 * 一、直接变换式 中间物理量 被测量 转换元件 位移 压力、温度、流速、力、加速度、扭矩等 应变片、电感、电容、霍尔元件 光量 气体成分、位移、浓度等 光电器件 热量 温度、流速等 热电偶、热敏电阻 可利用的中间物理量及转换元件 检测元件:有源检测元件;无源检测元件 * 一、直接变换式 有源检测元件与转换电路连接: 有源检测元件的等效电势为有效信号。 有效功率最大化:转换电路的输入阻抗与检测元件输出阻抗尽量匹配,尽量保证RL=Ri。 信号电压最大化:使RL尽可能大。 无源检测元件与转换电路连接: 阻抗变化量?ZP为有效信号。 为了提高检测灵敏度,要求: 检测元件阻抗的相对变化量要大, 外部电源EP的电压要高。 检测元件与转换电路的连接 uo只与应变量有关,而与温度变化无关。 * 二、参比变换式(补偿变换/补偿测量) 测量元件:感受被测量和环境条件量。 参比元件:只感受环境条件量。 两者结构性能完全相同。 利用参比元件的输出结果,去补偿测量元件中的干扰量,使信号拾取电路的输出结果不受环境条件量的干扰。 用应变片检测应变,排除温度干扰: 测量: 参比: * 二、参比变换式(补偿变换/补偿测量) * 二、参比变换式(补偿变换/补偿测量) * 三、差动变换式(差分测量结构) 两个转换元件,性能完全相同,反方向感受敏感元件输出量,转换成两个性质相同、反向变化的物理量,相减(电桥/差动放大)获得输出,在减小或消除环境等因素影响的同时,提高信号拾取灵敏度和线性度。 差动式变换的转换电路: 电桥(无源转换元件); 差动放大(有源转换元件)。 * 三、差动变换式(差分测量结构) * 四、平衡变换式(反馈变换) * 四、平衡变换式(反馈
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