传感器与检测技术第三章电桥解决方案.pptVIP

R1、R2、R3、R4组成电桥四臂； 输入电源加在电桥CD端； 输出信号取自电桥AB端； 输入端加入直流电源ES， 则称为直流电桥。 若输出端与内阻为Rg的检流计 相连。根据戴维南定理，AB 端的等效电阻为： 若输出端与内阻为Rg的检流计 相连。根据戴维南定理， AB端的等效电阻为： 若输出端与内阻为Rg的检流计 相连。根据戴维南定理， AB端的等效电阻为： 可见：全桥差动电桥也无非线性误差；电压敏度 是使用单只应变片的4倍，比半桥差动提高了一倍。 ? R2 R4 R1 R3 US 差动电桥原理图 C D B A Uo 三、电桥的工作特性指标 （2）差动电桥 b. 全桥差动 灵敏度： 非线性误差 * 第三章 力、扭矩和压力传感器 电桥 电桥是把电阻、电感和电容等元件参数转换成电压或电流的一种测量电路。这种测量电路简单直接，而且精度和灵敏度都较高，在检测系统中的应用较多。 一、电桥工作原理 ? R2 R4 R1 R3 ES 图8-2 电桥原理图 Rg C D B Ig A 1.直流电桥 一、电桥工作原理 ? R2 R4 R1 R3 ES 图8-2 电桥原理图 Rg C D B Ig A 一个含独立电源、线性电阻和受控源的一端口，对外电路来说，可以用一个电压源和电阻的串联组合等效置换，此电压源的电压等于一端口的开路电压，电阻等于一端口的全部独立电源置0后的输入电阻。 1.直流电桥 一、电桥工作原理 ? R2 R4 R1 R3 ES 图8-2 电桥原理图 Rg C D B Ig A 1.直流电桥 一、电桥工作原理 ? R2 R4 R1 R3 ES 图8-2 电桥原理图 Rg C D B Ig A AB端的开路电压为： 1.直流电桥 一、电桥工作原理 则电桥输出端电压为： 1.直流电桥 当R1R4=R2R3时，Ig=0，Ug=0，即电桥处于平衡状态。 若电桥的负载电阻Rg为无穷大，则C、D两点可视为开路，上式可以化简为 一、电桥工作原理 则电桥输出端电压为： 1.直流电桥 一、电桥工作原理 则电桥输出端电压为： ? R2 R4 R1 R3 ES 图8-2 电桥原理图 Rg C D B Ig A 平衡条件 或 1.直流电桥 一、电桥工作原理 2.交流电桥 采用交流电源供电的电桥称为 交流电桥。在这种情况下桥臂 所接元件可以是电阻、电感或 电容。 ? Z2 Z4 Z1 Z3 图8-3 交流电桥电路 C D B A 一、电桥工作原理 2.交流电桥 如果交流电源是频率为f的正弦交流信号，则各桥臂的复阻抗参数设为Z1、 Z2 、Z3、 Z4。 ? Z2 Z4 Z1 Z3 图8-3 交流电桥电路 C D B A 一、电桥工作原理 2.交流电桥 电桥输出端开路时，其输出 电压 为： ? Z2 Z4 Z1 Z3 图8-3 交流电桥电路 C D B A 一、电桥工作原理 2.交流电桥 ? Z2 Z4 Z1 Z3 图8-3 交流电桥电路 C D B A 当 时 电桥输出电压为0，电桥处于 平衡状态 一、电桥工作原理 2.交流电桥 ? Z2 Z4 Z1 Z3 图8-3 交流电桥电路 C D B A 平衡条件： 交流电桥平衡条件必须同时满足以上两式，桥臂参数也不能任意 设置。当Z1、 Z2性质相同时， Z3、 Z4性质也必须相同 一、电桥工作原理 在各种测量场合中，电桥的一个或多个桥臂可能是电阻式 应变片，或热敏电阻式测量变换元件。当电桥进行测量时， 可采用零测法或偏差测量法 零测法 有一个桥臂电阻可以人为改变。假设电桥已经平衡，当桥 臂的某一个电阻值如R1发生变化时，电桥失去平衡，使检流计 发生偏转。若R2是一个可调电阻，而使电桥重新回到平衡状态。 显然R1的变化数值与使电桥回到平衡状态的R2的变化数值有直 接关系。因此由R2的变化值可得到R1的变化数值。 一、电桥工作原理 在各种测量场合中，电桥的一个或多个桥臂可能是电阻式 应变片，或热敏电阻式测量变换元件。当电桥进行测量时， 可采用零测法或偏差测量法 偏差测量法 电桥原处于平衡状态，若R1变化，则电桥失去平衡，输出端电压将不再为零，从而使检流计发生偏转而显示某一读数，这一读数反映了电阻R1的变化。 二、电桥的分类与应用 直流电桥：R 交流电桥: R、L、C 不平衡桥式：偏差测量法（动态） 平衡桥式：零位测量法（静态） 单臂电桥 差动电桥 工作方式 电阻接入关系 电源 二、电桥的分类与应用 单臂电桥 差动电桥 二、