应变片测量电路幻灯片.ppt

《应变片测量电路幻灯片.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《应变片测量电路幻灯片.ppt（21页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、应变片测量电路第1页，共21页，编辑于2022年，星期六显然 太小了。为了便于测量，需将应变片的电阻变化转换成电压（电流）信号，再将信号放大，然后由指示仪（记录仪）指示出应变值，这一任务是由电阻应变仪来完成的。电阻应变仪中电桥通常采用直流电桥和交流电桥，本课仅讨论前者。第2页，共21页，编辑于2022年，星期六一、直流电桥（一）电桥的输出电压设电桥中四个桥臂电阻为 （其中任一个电阻可以是应变片）。AC两端为输入接直流电源，用 表示从ABC半个桥看，流经 的电流第3页，共21页，编辑于2022年，星期六两端压降：两端压降：电桥输出电压：第4页，共21页，编辑于2022年，星期六电桥输出电压：由上

2、式知，当 时，则电桥输出电压 则称电桥处于平衡状态。设处于平衡状态的电桥各桥臂由电阻增量为 则电桥的输出电压为：（精确公式）第5页，共21页，编辑于2022年，星期六若将平衡条件 代入上式，并考虑 略去高阶微量，则电桥的输出电压为：设处于平衡状态的电桥各桥臂由电阻增量为 则电桥的输出电压为：（精确公式）（1）（近似公式）（2）第6页，共21页，编辑于2022年，星期六1、等臂电桥四个桥臂电阻值相等，即 由（2）式输出电压为：（3）若四个桥臂为应变片，其灵敏度K均相同，代入 则电桥输出电压为：（4）第7页，共21页，编辑于2022年，星期六说明：（）当满足时，电桥的输出电压与各桥臂应变片代数和成

3、线形关系。（）上式由假定，忽略高阶微量推导而来（为近似公式）如果只考虑AB桥臂接应变片，即仅有一增量，感受应变，则由（3）和（4）式，得输出电压为：（5）第8页，共21页，编辑于2022年，星期六（5）上式表明：输出电压与应变成线形关系，这是个近似公式。同样只在桥臂AB上接应变片，即 ，则由（1）式（精确公式）得电桥的输出电压为：（6）将（5）（6）两式相比，（6）式中增加了一个系数（即圆括号部分）称为非线性系数。它愈接近1，说明电桥的非线性就愈小，也就是说按近似公式及精确公式计算得到的输出电压值愈接近。第9页，共21页，编辑于2022年，星期六通常取应变片的灵敏系数K=2，若应变，则由，可得

4、到（）式中的非线性系数等于0.999，非常接近于1。因此在一般应变范围内按接近公式计算输出电压，所产生地方误差非常小，可以忽略不计。、卧式桥同样只在AB桥臂上接应变片，此时，由近似公式（2）及精确公式（1）得到的输出电压表达式与等臂电桥的（5）及（6）式完全相同，它的非线性系数也相等。第10页，共21页，编辑于2022年，星期六、立式桥若AB桥臂接应变片，即有一增量，由近似公式（2）得到输出电压为：（）式中：第11页，共21页，编辑于2022年，星期六按精确公式（1）得到输出电压为：（8）将（7）（8）两式相比，（8）式中的括号为非线性系数。讨论等臂电桥与立式电桥非线性系数：当时，立式桥非线性

5、系数比等臂桥小，误差比等臂桥大。立式桥非线性系数比等臂桥大，误差比等臂桥小。第12页，共21页，编辑于2022年，星期六（二）电桥的平衡测量前，必须先使电桥处于平衡状态，即电桥无输出。但由于应变片电阻值总有偏差，接触电阻，导线电阻等存在，往往电桥不能平衡，因此需设置预调平衡电路。在电桥中增加电阻和电位器，可分为两部分：见（b）将星形连接变为三角形连接，则第13页，共21页，编辑于2022年，星期六与是分别并联在和上的，只要调节和就可使电桥平衡。一般：，为以上，调节范围不大，要求四个桥臂电阻相差。第14页，共21页，编辑于2022年，星期六二、测量电桥的组成及温度影响的补偿在等臂电桥中，四个桥臂

6、都接应变片，则电桥的输出电压为：应变仪的读数应变为：（9）式中 相应为电桥上四个桥臂电阻所感受的应变值。第15页，共21页，编辑于2022年，星期六应变仪的读数应变为：（9）式中相应为电桥上四个桥臂电阻所感受的应变值。上式反映了桥路特性：两相邻桥臂电阻所感受的应变代数值相减，两相对桥臂电阻所感受的应变代数值相加。合理地利用上述特性可测单一内力分量；并可消除的影响。第16页，共21页，编辑于2022年，星期六（一）温度补偿1、补偿块补偿在构件上粘贴应变片工作应变片，接AB桥臂上，补偿块上粘贴应变片补偿片，接BC桥臂上，电桥的AD和CD桥臂接固定电阻，组成等臂电桥。因温度改变引起的电阻变化是相等的

7、，利用桥路特性可消除的影响。第17页，共21页，编辑于2022年，星期六2、工作片补偿法在同一被测试件上粘贴n个工作应变片，将它们接入桥中。当试件受力变形时，每个应变片的应变中都有外力和温度变化引起的应变，根据桥路基本特性，可消除，而得到所需要的应变。（二）测量电桥的几种组成方法合理利用桥路特性可达到以下目的：（1）实现温度补偿；（2）从复杂的变形中测出所需要的应变分量；（3）扩大应变仪读数，以减小读数误差，提高测量灵敏度。第18页，共21页，编辑于2022年，星期六1、半桥接线法在测量电桥的桥臂AB、BC上接应变片，另外两桥臂AD、CD上接应变仪内部固定电阻R，则称半桥接线法。由于下半个桥接

8、的固定电阻不感受应变，由公式（9）可得应变仪的读数应变为：实际测量时，可分为两种情况：1）半桥测量：电桥的两个桥臂AB、BC接应变片。2）半臂测量：电桥的两个桥臂AB、BC上，任一桥臂上接工作应变片，而另一桥臂接温度补偿片。第19页，共21页，编辑于2022年，星期六2、全桥接线法在测量电桥的四个桥臂上都接上应变片。对于等臂电桥，此时应变仪的读数应变由公式（9）可得出：实际测量时，可分两种情况：1）全桥测量：四个桥臂上都接工作应变片；2）相对两臂测量：电桥相对两臂接工作应变片，另相对两臂接温度补偿片。第20页，共21页，编辑于2022年，星期六3、串联和并联接线法测量中若采用多个应变片时，也可以将应变片串联或并联起来。应变电阻阻值R，其增量是 ，在AB桥臂 ，电阻相对变化 ，这与桥臂AB上只接单个应变片时电阻相对变化是完全相同，因此串联、并联接线都不会增加读数应变。第21页，共21页，编辑于2022年，星期六