电桥原理详解分析VIP免费

第一节电桥原理详解第一节电桥原理详解电桥：由首尾相联四个阻抗构成，其对角端分别为供桥电源和输出端的测量电路。电桥的作用：把电阻、电感或电容的变化量转换为电压或电流量，以供后续电路测量记录。UU0R1R2R3R4第一节电桥第一节电桥1.1.直流电桥直流电桥ac端：供桥电源端1．直流电桥1．直流电桥dcabUU0R1R2R3R4bd端：输出端—接入输入电阻较大的仪表或放大器，因此电桥的输出端可看成开路。第一节电桥第一节电桥1.1.直流电桥直流电桥1.1直流电桥的平衡条件根据电工学理论，输出电压为：URRRRRRRRU432142310电桥平衡：b、d点电位相等，输出U0为0。直流电桥平衡条件：4231RRRR或4312//RRRRdcabUU0R1R2R3R4对臂电阻的乘积相等，或邻臂电阻之比相等。平衡条件与电源电压无关。第一节电桥第一节电桥1.1.直流电桥直流电桥1.2直流电桥的连接方式半桥单臂：dcabUU0R1±ΔRR2R3R4第一节电桥第一节电桥1.1.直流电桥直流电桥半桥双臂：dcabUU0R3R4R1±ΔR1R2±ΔR2第一节电桥第一节电桥1.1.直流电桥直流电桥全桥：dcabUU0R1±ΔR1R3±ΔR3R2±ΔR2R4±ΔR4第一节电桥第一节电桥1.1.直流电桥直流电桥1.3电桥灵敏度以半桥单臂为例：URRRRRRRRU432142310URRRRRRRRURRRRRRRRRURRRRRRRRRRU4312431143214231143211423110/1/1//由替代1RRR1第一节电桥第一节电桥1.1.直流电桥直流电桥电桥平衡时，邻臂电阻之比相等，设比值为n，即：可知：（1）U0正比于U；（2）U0正比于n/(1+n)2；（3）U0正比于电阻的相对变化。UnnRRU21101UnnRRUS21101/半桥单臂电桥的灵敏度为:第一节电桥第一节电桥1.1.直流电桥直流电桥URRRRRRRRU431243110/1/1//说明：（1）电阻应变式传感器有：ΔR/R=Kε，K为电阻应变片灵敏度系数，ε为应变，因此输出电压正比于应变。（2）并非供桥电源电压越高，对提高输出越有利。电压越高，电桥灵敏度提高的同时，应变片的功耗急剧上升，使应变片发热，难以实现温度补偿，所以一般不高，一般为6V或9V。（3）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n=1时灵敏度最大，此时Smax=U/4第一节电桥第一节电桥1.1.直流电桥直流电桥UnnRRUS21101/UnnRRU211011.4电桥的输出与和差特性（1）全等臂电桥的输出假设各桥臂分别有电阻增量，代入下式：URRRRRRRRU432142310如果电桥初始状态是平衡的，即有R1R3=R2R4，略去ΔR/R的平方项，化简则得电桥的输出电压增量为：4433221104RRRRRRRRUU第一节电桥第一节电桥1.1.直流电桥直流电桥若采用等臂电桥，即R1=R2=R3=R4=R，则有：当采用相同的应变片时，灵敏度系数均为K（ΔR/R=Kε），则上式可以写成：RRRRRUU/4/432104/43210UKU第一节电桥第一节电桥1.1.直流电桥直流电桥（2）等臂电桥的和差特性以下讨论中，设：ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4=ΔR◇半桥单臂桥臂R1R1+ΔR电桥灵敏度：4/US输出电压：RRUU4/0dcabUU0R1R2R3R4第一节电桥第一节电桥1.1.直流电桥直流电桥RRRRRUU/4/43210◇半桥双臂（异号）电桥灵敏度：输出电压：桥臂R1R1+ΔRR2R2--ΔR2/USRRUU2/0可得：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。dcabUU0R1R2R3R4第一节电桥第一节电桥1.1.直流电桥直流电桥RRRRRUU/4/43210◇半桥双臂（同号）输出电压：桥臂R1R1+ΔRR2R2+ΔR可得：邻臂同号变化，输出为两臂变化之差。00UdcabUU0R1R2R3R4第一节电桥第一节电桥1.1.直流电桥直流电桥RRRRRUU/4/43210◇全桥四臂电桥灵敏度：可得：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四倍。若邻臂同号，对臂异号，则电桥输出为0。桥臂R1R1+ΔRR2R2--ΔRR3R3+ΔRR4R4--ΔR输出电压：USRRUU/0dcabUU0R1R2R3R4第一节电桥第一节电桥1.1.直流电桥直流电桥RRRRR...