工程测试测试技术51电桥.ppt

CH5 CH5 模拟信号的调理与转换模拟信号的调理与转换5.15.1电桥电桥5.25.2 滤波器滤波器5.35.3 调制与解调调制与解调5.45.4 模拟模拟/数字转换数字转换(A-analog&D-digital)(A-analog&D-digital)5.15.1 电桥电桥定义：定义：将电阻、电容、电感等参数的变化转换为电压或电流输出的一种测量电路。电桥的分类：电桥的分类：n按激励电源的类型：按激励电源的类型：w直流电桥直流电桥w交流电桥交流电桥n根据其工作原理分类：w归零法归零法w偏值法偏值法5.15.1 电桥电桥w工作原理：工作原理：利用四个桥臂中的一个或数个的利用四个桥臂中的一个或数个的阻值变化而引起电桥输出电压阻值变化而引起电桥输出电压的变化的变化。直流电桥结构形式直流电桥结构形式a和和d之间的电位差：之间的电位差：5.1.1 5.1.1 直流电桥直流电桥电桥（5-1）w电路分析：电路分析：b和d输出电压:平衡条件:a和和b之间电位差：之间电位差：exe05.1.1 5.1.1 直流电桥直流电桥1.1.零值法零值法R1:用于感受被测量的电阻.R2：标定过的可变电阻.R2 的值可以改变，以使电桥从平衡到不平衡再到达平衡.G:检流计电桥的平衡操作可以手动完成也可自动完成直流电桥直流电桥1.零值法零值法l主要用于静态物理量的测量.l优点优点:无需知道输入电压.l缺点缺点:检流计的电流值不可能精确为零.因此测量结果有一定的误差.5.1.1 5.1.1 直流电桥直流电桥2.偏值法偏值法是指在不平衡条件下，一个或多个桥臂阻值的变化通过接入节点b、d两端的电压表测得电压降（或者电流表的电流）作为指示.直流电桥的连接形式：直流电桥的连接形式：a)a)半桥单臂半桥单臂 b)b)半桥双臂半桥双臂 c)c)全桥全桥 直流电桥直流电桥n假定4个桥臂的阻值相等,即R1=R2=R3=R4=R0,式(5-4)就变为：a)a)半桥单臂半桥单臂 w电桥仅有一个桥臂的阻值随被测量变化，这个桥臂称为工作桥臂，其他桥臂是固定电阻。设工作桥臂为R1，其变化量为R，由式（5-1）可得电桥输出电压:（5-4）（5-4-2）n假定 RR0,则(5-4-2)简化为：n同同时时假假定定 R R1 1=R=R2 2=R=R3 3=R=R4 4=R=R0 0 and and R1=R2=R,则有：n电电桥桥有有两两个个工工作作臂臂.假假定定 R R1 1 and and R R2 2 是是工工作作臂臂,且且电阻值为电阻值为R R1 1 and Rand R2 2.b)半桥单臂连接半桥单臂连接n所有桥臂都是工作臂,即c)c)全桥全桥 n假定 R1=R2=R3=R4=R0 andR1=R2=R3=R4=R,则有:n若每个桥臂的变化方向是一致的,其阻值的变化为：R1+R1,R2+R2,R3+R3,R4+R4.假定R1=R2=R3=R4=R0,则有：l电桥的和差特性：电桥的和差特性：相对桥臂阻值的变化所产生的输出电压为该两桥臂各阻值变化产生的输出电压之和。相邻桥臂阻值的变化所引起的输出电压为该两桥臂各阻值变化产生的输出电压之差；直流电桥直流电桥 灵敏度 电桥的灵敏度的定义如下：a)a)半桥单臂的输出电压半桥单臂的输出电压b)b)半桥双臂半桥双臂的输出电压的输出电压c)c)全桥全桥的输出电压的输出电压直流电桥直流电桥应变测量应变测量:v为了提高灵敏度，在梁的上、下表面各贴一个初始阻值相等的同种应变片，并分别接入电桥的相邻两桥臂.和差特性 的应用:v能消除温度变化所引起的误差.直流电桥直流电桥 频率特性好.可以用来测量动态物理量.2.偏值法和零值法相比，偏值法需要稳定的输入电压和精确指示输出电压的电压表.直流电桥直流电桥交流电桥交流电桥 w和直流电桥相比和直流电桥相比 ：n交流电作为输入；n电桥的桥臂可以是电阻、电容和电感.交流电桥结构w平衡条件：平衡条件：z zi i各桥臂的复数阻抗各桥臂的复数阻抗;zi=Zi eji交流电桥交流电桥