第3章____电阻式传感器.pptVIP

传感器原理及应用 第3章 应变式传感器 3.3 电阻应变片测量电路（1）直流电桥 ③非线性误差补偿 半桥电压灵敏度为： 讨论： ?? 输出电压U0与R1/R1呈线性关系，无非线性误差； 电压灵敏度是单桥的两倍； 具有温度补偿作用。 电桥输出： 传感器原理及应用 第3章 应变式传感器 3.3 电阻应变片测量电路（1）直流电桥 ③非线性误差补偿 全桥： 　　　　将四臂按对臂同性接四个工作片称全桥。 　若ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4 全桥电压输出： 全桥电压灵敏度为： 传感器原理及应用 第3章 应变式传感器 3.3 电阻应变片测量电路（2）交流电桥 直流电桥 优点：电源稳定电路简单，仍是主要测量电路； 缺点：直流放大器较复杂，存在零漂工频干扰。 交流电桥 优点：放大电路简单无零漂，不受干扰，为特定 传感器带来方便； 缺点：需专用测量仪器或电路不易取得高精度。 传感器原理及应用 第3章 应变式传感器 3.3 电阻应变片测量电路（2）交流电桥 交流电桥输出特征方程： ? 电桥平衡条件： 传感器原理及应用 第3章 应变式传感器 3.3 电阻应变片测量电路（2）交流电桥 交流电桥 传感器原理及应用 第3章 应变式传感器 3.3 电阻应变片测量电路（2）交流电桥 交流电桥需满足 对臂复数的模积相等，幅角之和相等。 交流电桥输出： 传感器原理及应用 第3章 应变式传感器 3.3 电阻应变片测量电路（2）交流电桥 已知　　 　　　　　 忽略分母项 交流半桥输出： 交流单桥输出： 其中： 传感器原理及应用 第3章 应变式传感器 3.3 电阻应变片测量电路 （2）交流电桥 交流电桥输出除满足电阻平衡条件， 　　还要满足电容平衡条件： 交流电桥输出用复数表示： 传感器原理及应用 第3章 应变式传感器 3.3 电阻应变片测量电路（2）交流电桥 讨论： 输出电压U0有两个分量，前一个分量的相位与输 入电源电压U同相，叫同相分量；后一个分量的 相位与电源相位相差900，叫正交分量。 两个分量均是 ΔR的调幅正弦波，采用普通二极 管检波电路无法检测出调制信号ΔR ，必须采用 相敏检波电路。 检波器只检出同相分量的调制信号，对正弦分量 不起检波作用，只起到滤除作用。 传感器原理及应用 第3章 应变式传感器 3.3 电阻应变片测量电路 （2）交流电桥－平衡电路： 电容平衡电路 电阻平衡电路 传感器原理及应用 第3章 应变式传感器 3.4 应变式传感器的应用 （1）电阻应变仪 按测量应变力的频率可分为静态应变仪和动 态应变仪，按应变力频率又可细分为： 静态 ——5Hz； 静动态——几百Hz； 动态 ——5KHz； 超动态——几十KHz； 交流电桥电阻应变仪主要由电桥、振荡器、 放大器、相敏检波器、滤波器、转换和显示 电路组成。??? 传感器原理及应用 第3章 应变式传感器 3.4 应变式传感器的应用（1）电阻应变仪 传感器原理及应用 第3章 应变式传感器 3.4 应变式传感器的应用（1）电阻应变仪 电桥 测20-200Hz应变力输出调幅调制波； 放大器 将电桥输出的调幅波放大； 振荡器 产生等幅正弦波提供电桥电压和相敏检 波器参考电压； 相敏检波器 如果应变有拉应变和压应变，可通 过相敏检波电路区分双相信号； 相移器 相敏检波器的参考信号与被测信号有严 格的相位关系； 滤波器 为了还原被检测的信号用低通滤波器去 掉高频保留低频应变信号。 传感器原理及应用 第3章 应变式传感器 3.4 应变式传感器的应用（1）电阻应变仪 传感器原理及应用 第3章 应变式传感器 3.4 应变式传感器的应用 （2）相敏检波器 相敏检波器可以区分正负极性的双相信号，在传感器转换电路中广泛应用，相敏检波器的电路形式较多，下面做一介绍简要。相敏检波器有两个作用： 一是只对同相信号检波； 二是识别调制信号的正负。 传感器原理及应用 第3章 应变式传感器 3.4 应变式传感器的应用 （2）相敏检波器 开关型相敏检波电路适用于调制信号频率较高的情况，开关型相敏检电路采用集成运算放大器组成整形电路和输出电路。 传感器原理及应用 第3章 应变式传感器 3.4 应变式传感器的应用 （2）相敏检波器 V1是放大器输出，相敏检波器输入波； V2是相移器输出，相敏检波参考信号； V3是相敏检波器输出；V6整形输出；