传感器电桥ppt课件.ppt
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1、在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确第一节第一节第一节第一节 电电电电 桥桥桥桥电桥:电桥:由首尾相联四个阻由首尾相联四个阻 抗构成,其对角端抗构成,其对角端 分别为供桥电源和分别为供桥电源和 输出端的测量电路。输出端的测量电路。电桥的作用:电桥的作用:把把电电阻阻、电电感感或或电电容容的的变变化化量量转转换换为为电电压压或或电电流流量量,以以供后续电路测量记录。供后续电路测量记录。UU0R1R2R3R4第一节第一节第一节第一节 电桥电桥电桥电桥 1.1.1.1.直流电桥直流电桥直流电桥直流电桥在整堂课的教学中,刘教师总是
2、让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确ac 端:端:供桥电源端供桥电源端11直流电桥直流电桥直流电桥直流电桥dcabUU0R1R2R3R4bd 端:端:输出端输出端 接入输接入输 入电阻较大的仪表入电阻较大的仪表 或放大器,因此电或放大器,因此电 桥的输出端可看成桥的输出端可看成 开路。开路。第一节第一节第一节第一节 电桥电桥电桥电桥 1.1.1.1.直流电桥直流电桥直流电桥直流电桥在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确1.1 直流电桥的平衡条件直流电桥的平衡条件根据电工学理论,输出
3、电压为:根据电工学理论,输出电压为:电桥平衡:电桥平衡:b、d 点电位相等,点电位相等,输出输出U0 为为 0。直流电桥平衡条件:直流电桥平衡条件:或或dcabUU0R1R2R3R4对臂电阻的乘积相等,对臂电阻的乘积相等,或邻臂电阻之比相等。或邻臂电阻之比相等。平衡条件与电平衡条件与电源电压无关。源电压无关。第一节第一节第一节第一节 电桥电桥电桥电桥 1.1.1.1.直流电桥直流电桥直流电桥直流电桥在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确1.2 直流电桥的连接方式直流电桥的连接方式半桥单臂:半桥单臂:dcabUU0R1 RR2
4、R3R4第一节第一节第一节第一节 电桥电桥电桥电桥 1.1.1.1.直流电桥直流电桥直流电桥直流电桥在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确半桥双臂:半桥双臂:dcabUU0R3R4R1 R1R2 R2第一节第一节第一节第一节 电桥电桥电桥电桥 1.1.1.1.直流电桥直流电桥直流电桥直流电桥在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确全桥:全桥:dcabUU0R1 R1R3R3R2 R2R4R4第一节第一节第一节第一节 电桥电桥电桥电桥 1.1.1.1.直流电桥
5、直流电桥直流电桥直流电桥在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确1.3 电桥灵敏度电桥灵敏度以半桥单臂为例:以半桥单臂为例:由由 替代替代第一节第一节第一节第一节 电桥电桥电桥电桥 1.1.1.1.直流电桥直流电桥直流电桥直流电桥在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确电桥平衡时,邻臂电阻之比相等,设比值为电桥平衡时,邻臂电阻之比相等,设比值为 n,即:,即:可知:(可知:(1)U0 正比于正比于 U;(2)U0 正比于正比于 n/(1+n)2;(3)U0 正
6、比于电阻的相对变化。正比于电阻的相对变化。半桥单臂电桥的灵敏度为半桥单臂电桥的灵敏度为:第一节第一节第一节第一节 电桥电桥电桥电桥 1.1.1.1.直流电桥直流电桥直流电桥直流电桥在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确说明:说明:(1)电阻应变式传感器有:)电阻应变式传感器有:R/R=K,K 为电阻应变片灵敏度系数,为电阻应变片灵敏度系数,为应为应 变,变,因此输出电压正比于应变。因此输出电压正比于应变。(2)并非供桥电源电压越高,对提高输出越)并非供桥电源电压越高,对提高输出越 有利。电压越高,电桥灵敏度提高的同有利。电压
7、越高,电桥灵敏度提高的同 时,应变片的功耗急剧上升,使应变片时,应变片的功耗急剧上升,使应变片 发热,难以实现温度补偿,所以发热,难以实现温度补偿,所以一般不一般不 高,一般为高,一般为 6V 或或 9V。(3)电桥灵敏度与邻臂电阻之比有关。对)电桥灵敏度与邻臂电阻之比有关。对 上式求导,并令其为零,可得上式求导,并令其为零,可得 n=1 时灵敏度最大,此时时灵敏度最大,此时 Smax=U/4第一节第一节第一节第一节 电桥电桥电桥电桥 1.1.1.1.直流电桥直流电桥直流电桥直流电桥在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确1.
8、4 电桥的输出与和差特性电桥的输出与和差特性(1)全等臂电桥的输出)全等臂电桥的输出假设各桥臂分别有电阻增量,代入下式:假设各桥臂分别有电阻增量,代入下式:如果电桥初始状态是平衡的,即有如果电桥初始状态是平衡的,即有R1R3=R2R4,略去略去R/R 的平方项,化简则得电桥的输出电的平方项,化简则得电桥的输出电压增量为压增量为:第一节第一节第一节第一节 电桥电桥电桥电桥 1.1.1.1.直流电桥直流电桥直流电桥直流电桥在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确若采用等臂电桥,即若采用等臂电桥,即 R1=R2=R3=R4=R,则则
9、有:有:当当采采用用相相同同的的应应变变片片时时,灵灵敏敏度度系系数数均均为为 K(R/R=K),则上式可以写成:则上式可以写成:第一节第一节第一节第一节 电桥电桥电桥电桥 1.1.1.1.直流电桥直流电桥直流电桥直流电桥在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确(2)等臂电桥的和差特性)等臂电桥的和差特性以下讨论中,设:以下讨论中,设:R1=R2=R3=R4=R 半桥单臂半桥单臂桥臂桥臂 R1 R1+R电桥灵敏度电桥灵敏度:输出电压:输出电压:dcabUU0R1R2R3R4第一节第一节第一节第一节 电桥电桥电桥电桥 1.1.1
10、.1.直流电桥直流电桥直流电桥直流电桥在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确 半桥双臂(异号)半桥双臂(异号)电桥灵敏度电桥灵敏度:输出电压:输出电压:桥臂桥臂 R1 R1+R R2 R2-R可得:可得:邻臂异号变化,输出电压为两臂变化之邻臂异号变化,输出电压为两臂变化之 和,电桥灵敏度是半桥单臂的二倍。和,电桥灵敏度是半桥单臂的二倍。dcabUU0R1R2R3R4第一节第一节第一节第一节 电桥电桥电桥电桥 1.1.1.1.直流电桥直流电桥直流电桥直流电桥在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定
11、的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确 半桥双臂(同号)半桥双臂(同号)输出电压:输出电压:桥臂桥臂 R1 R1+R R2 R2+R可得:可得:邻臂同号变化,输出为两臂变化之差。邻臂同号变化,输出为两臂变化之差。dcabUU0R1R2R3R4第一节第一节第一节第一节 电桥电桥电桥电桥 1.1.1.1.直流电桥直流电桥直流电桥直流电桥在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确 全桥四臂全桥四臂电桥灵敏度电桥灵敏度:可得:可得:邻臂异号,对臂同号,电桥输出为单臂时的邻臂异号,对臂同号,电桥输出为单臂时的 四倍,电桥灵敏度是半桥单臂的
12、四倍。若邻四倍,电桥灵敏度是半桥单臂的四倍。若邻 臂同号,对臂异号,则电桥输出为臂同号,对臂异号,则电桥输出为 0。桥臂桥臂 R1 R1+R R2 R2-R R3 R3+R R4 R4-R输出电压:输出电压:dcabUU0R1R2R3R4第一节第一节第一节第一节 电桥电桥电桥电桥 1.1.1.1.直流电桥直流电桥直流电桥直流电桥在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确电桥的基本特性:电桥的基本特性:(1)相减特性:相减特性:相邻两桥相邻两桥 臂上应变片阻值的变臂上应变片阻值的变 化大小相等、符号一化大小相等、符号一 致时,或者
13、相对两桥致时,或者相对两桥 臂上应变片阻值的变臂上应变片阻值的变 化大小相等、符号相化大小相等、符号相 反时,对桥路的输出反时,对桥路的输出 电压没有影响。电压没有影响。第一节第一节第一节第一节 电桥电桥电桥电桥 1.1.1.1.直流电桥直流电桥直流电桥直流电桥dcabUU0R1R2R3R4在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确第一节第一节第一节第一节 电桥电桥电桥电桥 1.1.1.1.直流电桥直流电桥直流电桥直流电桥(2)相加特性:相加特性:相邻两桥臂上应变片阻值的变化大相邻两桥臂上应变片阻值的变化大 小相等、小相等、符号
14、相反时,或者相对两桥臂上应变符号相反时,或者相对两桥臂上应变 片阻值的变化大小相等、符号相同时,桥路的片阻值的变化大小相等、符号相同时,桥路的 输出电压是半桥单臂的二倍,电桥的灵敏度是输出电压是半桥单臂的二倍,电桥的灵敏度是 半桥单臂的二倍。半桥单臂的二倍。dcabUU0R1R2R3R4在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确(3)倍增特性:倍增特性:相邻两桥臂上应变片阻值的变化大相邻两桥臂上应变片阻值的变化大 小相等、符号相反时,同时相对两桥臂上应变小相等、符号相反时,同时相对两桥臂上应变 片阻值的变化大小相等、符号相同时,
15、桥路的片阻值的变化大小相等、符号相同时,桥路的 输出电压是半桥单臂的四倍,电桥的灵敏度是输出电压是半桥单臂的四倍,电桥的灵敏度是 半桥单臂的四倍。半桥单臂的四倍。第一节第一节第一节第一节 电桥电桥电桥电桥 1.1.1.1.直流电桥直流电桥直流电桥直流电桥dcabUU0R1R2R3R4在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确说明:说明:以上以上这些特性在实际中具有广泛的应用。这些特性在实际中具有广泛的应用。例例:一个受力变形悬臂梁,上表面受拉力,一个受力变形悬臂梁,上表面受拉力,下表面受压力。下表面受压力。思考题:思考题:若仅用
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