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文檔簡介

第3章電阻式傳感器

通常采用電橋電路實現轉換。根據電源的不同，電橋分直流電橋和交流電橋。用框圖表示為：3.4應變式傳感器的測量電路測量電路（確定關系）ΔR電阻電壓，電流即：或第3章電阻式傳感器

戴維南定理：任意含源二端網絡，可以用一電壓源串電阻的組合等效。其電壓源的電壓等于該網絡的開路電壓，電阻等于網絡內部獨立源置零后無源網絡的等效電阻。補充：（1）開路電壓（2）短路電阻第3章電阻式傳感器

第3章電阻式傳感器

因為，其中任意一個電阻變化或多個電阻變化輸出的電流值都隨之變化，這也就是電橋轉換的原理，將電阻的變化轉換為電壓（流）的變化。3.4.2直流電橋電壓靈敏度如圖(b)，設R1為工作應變片，由于應變使電阻變化ΔR1，R2、R3和R4為固定電阻。U0為輸出電壓，并設RL＝∞，初始狀態(tài)電橋平衡，U0＝0，當有ΔR1時，電橋輸出電壓：第3章電阻式傳感器

設橋臂比n＝R2/R1，由于電橋初始平衡有R2/R1＝R3/R4，略去分母中的ΔR1/R1，可得

：

第3章電阻式傳感器

電橋靈敏度定義為：可得單臂工作應變片的電橋電壓靈敏度為:U值的選擇受應變片功耗的限制。U值確定后，取，即可知n＝1時，即R1＝R2，R3＝R4時，Sv電橋的電壓靈敏度最高。第3章電阻式傳感器

設電橋的四個臂都由應變片組成，則此時輸出電壓的變化量為設供橋電壓常數，且，對求全微分已知第3章電阻式傳感器

全等臂電橋R1=R2=R3=R4,得：令:得2）單臂電橋的輸出特性

設R1為工作臂，此時R1R1+△R13）第一類對稱電橋的輸出特性

設R1，R2為工作臂，此時R1R1+△R1,R2R2+△R2第3章電阻式傳感器

4）第二類對稱電橋的輸出特性

設R1，R4為工作臂，此時R1R1+△R1,R4R4+△R4，5)電橋的輸出的非線性特性及非線性誤差

①線性特性當△R<<R時，可視△U0為線性，即：②非線性誤差當應變片的靈敏度很大或者測量大的應變時，將會產生非線性誤差。第3章電阻式傳感器

為了減小和克服非線性誤差，常采用差動電橋。如圖（a)，試件上安裝兩個工作應變片，一片受拉，一片受壓，然后接入電橋相鄰臂，跨在電源二端。電橋輸出電壓：3.4.5非線性誤差的補償

第3章電阻式傳感器

設初始時R1＝R2＝R3＝R4，ΔR1＝ΔR2，則：

可見輸出電壓U0與ΔR1/R1成嚴格的線性關系，沒有非線性誤差，電橋靈敏度：為了提高電橋靈敏度或進行溫度補償，在電橋臂中往往安置多個應變片。電橋也可采用二臂或四臂電橋。如圖（b）為四臂電橋，同理可得電橋輸出電壓為：

第3章電阻式傳感器

電壓靈敏度為：Sv＝U

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