第二章电阻式传感器.pptVIP

（二）电桥的非线性误差单臂桥实际输出为：非线性误差为对于对称电桥，n=1第29页，共69页，星期日，2025年，2月5日（1）采用差动电桥减小非线性误差试件上安装两个应变片，R1受拉，R2受压。接入电桥相邻桥臂,则电桥输出电压为对于一般应变片来说,所受应变ε通常在5×10-3以下,若取KU=2,则ΔR1/R1=KUε=0.01,代入式（3-38）计算得非线性误差为0.5%;若KU=130,ε=1×１0-3时,ΔR1/R1=0.130,则得到非线性误差为6%,故当非线性误差不能满足测量要求时,必须予以消除。第30页，共69页，星期日，2025年，2月5日如果ΔR1=ΔR2,R1=R2,R3=R4,则得结论：差动电桥消除了非线性误差，灵敏度比单臂电桥提高了一倍。且具有温度补偿作用。全桥差动电路：R1R4受拉应变,R2R3两个受压应变,将两个应变符号相同的接入相对桥臂上第31页，共69页，星期日，2025年，2月5日结论：全桥电路电压灵敏度为单臂桥的4倍，消除了非线性误差，且具有温度补偿作用。若ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4,且R1=R2=R3=R4,则(2)采用恒流源电桥减小非线性误差第32页，共69页，星期日，2025年，2月5日(二)交流电桥当被测量为动态量时，应变电桥采用交流电桥。由于供桥电源为交流电源,引线分布电容使得二桥臂应变片呈现复阻抗特性,相当于二只应变片各并联了一个电容,则每一桥臂上复阻抗分别为第33页，共69页，星期日，2025年，2月5日要满足电桥平衡条件,即U0=0,则有Z1Z4=Z2Z3将Z1、Z4、Z2、Z3值代入得整理上式得第34页，共69页，星期日，2025年，2月5日交流电桥的平衡条件为结论：交流电桥除了要满足电阻平衡条件外,还必须满足电容平衡条件。为此在桥路上除设有电阻平衡调节外还设有电容平衡调节。第35页，共69页，星期日，2025年，2月5日当被测应力变化引起Z1=Z0+ΔZ,Z2=Z0ΔZ变化时,则电桥输出为：第36页，共69页，星期日，2025年，2月5日交流电桥平衡调节第37页，共69页，星期日，2025年，2月5日五、温度误差及其补偿(一)温度误差：由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差,称为应变片的温度误差。①环境温度变化时，敏感栅电阻随温度的变化引起的误差。敏感栅的电阻丝阻值随温度变化的关系可用下式表示式中:αt——金属丝的电阻温度系数;Δt—温度变化值,Δt＝t－t0。当温度变化Δt时第38页，共69页，星期日，2025年，2月5日②环境温度变化时，试件材料的线膨胀引起的误差——应变片灵敏系数——试件膨胀系数——应变片敏感栅材料的膨胀系数因此，由于温度变化形成总的电阻相对变化为第39页，共69页，星期日，2025年，2月5日(二)温度补偿通常补偿温度误差的方法有的自偿法和线路补偿法1．自补偿法(1)单丝自补偿法：用热处理的方法调整栅丝的温度系数要实现温度自补偿,必须有电阻丝材料与被测材料配合恰当，基本满足上式。第40页，共69页，星期日，2025年，2月5日(2)组合式补偿偿法应变片敏感栅丝由两种不同温度系数的金属丝串接组成。第41页，共69页，星期日，2025年，2月5日组合式补偿应变片的另一种形式：二种串接的电阻丝具有相同符号的温度系数，满足以下条件由此可求得第42页，共69页，星期日，2025年，2月5日2.线路补偿法①常用的最好的补偿方法是电桥补偿法。补偿原理：桥路相临两臂增加相同电阻，对电桥输出无影响。电桥输出电压Uo与桥臂参数的关系为Uo=A（R1R4－RBR3)式中:A——由桥臂电阻和电源电压决定的常数。R1—工作应变片；RB—补偿应变片?第43页，共69页，星期日，2025年，2月5日温度补偿条件：①R3=R4。②R1与RB为特性一致的应变片。R1为工作应变片，RB为补偿应变片它们处于同一温度场，且仅工作应变片R1承受应变。补偿过程：当温度升高或降低Δt=t－t0时,工作应变片由R1变为R1+ΔR1t，补偿应变片由RB变为RB+ΔRBt。且ΔR1t=ΔRBt。第44页，共69页，星