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文档简介

第3章电阻式传感器

通常采用电桥电路实现转换。根据电源的不同，电桥分直流电桥和交流电桥。用框图表示为：3.4应变式传感器的测量电路测量电路（确定关系）ΔR电阻电压，电流即：或第3章电阻式传感器

戴维南定理：任意含源二端网络，可以用一电压源串电阻的组合等效。其电压源的电压等于该网络的开路电压，电阻等于网络内部独立源置零后无源网络的等效电阻。补充：（1）开路电压（2）短路电阻第3章电阻式传感器

第3章电阻式传感器

因为，其中任意一个电阻变化或多个电阻变化输出的电流值都随之变化，这也就是电桥转换的原理，将电阻的变化转换为电压（流）的变化。3.4.2直流电桥电压灵敏度如图(b)，设R1为工作应变片，由于应变使电阻变化ΔR1，R2、R3和R4为固定电阻。U0为输出电压，并设RL＝∞，初始状态电桥平衡，U0＝0，当有ΔR1时，电桥输出电压：第3章电阻式传感器

设桥臂比n＝R2/R1，由于电桥初始平衡有R2/R1＝R3/R4，略去分母中的ΔR1/R1，可得

：

第3章电阻式传感器

电桥灵敏度定义为：可得单臂工作应变片的电桥电压灵敏度为:U值的选择受应变片功耗的限制。U值确定后，取，即可知n＝1时，即R1＝R2，R3＝R4时，Sv电桥的电压灵敏度最高。第3章电阻式传感器

设电桥的四个臂都由应变片组成，则此时输出电压的变化量为设供桥电压常数，且，对求全微分已知第3章电阻式传感器

全等臂电桥R1=R2=R3=R4,得：令:得2）单臂电桥的输出特性

设R1为工作臂，此时R1R1+△R13）第一类对称电桥的输出特性

设R1，R2为工作臂，此时R1R1+△R1,R2R2+△R2第3章电阻式传感器

4）第二类对称电桥的输出特性

设R1，R4为工作臂，此时R1R1+△R1,R4R4+△R4，5)电桥的输出的非线性特性及非线性误差

①线性特性当△R<<R时，可视△U0为线性，即：②非线性误差当应变片的灵敏度很大或者测量大的应变时，将会产生非线性误差。第3章电阻式传感器

为了减小和克服非线性误差，常采用差动电桥。如图（a)，试件上安装两个工作应变片，一片受拉，一片受压，然后接入电桥相邻臂，跨在电源二端。电桥输出电压：3.4.5非线性误差的补偿

第3章电阻式传感器

设初始时R1＝R2＝R3＝R4，ΔR1＝ΔR2，则：

可见输出电压U0与ΔR1/R1成严格的线性关系，没有非线性误差，电桥灵敏度：为了提高电桥灵敏度或进行温度补偿，在电桥臂中往往安置多个应变片。电桥也可采用二臂或四臂电桥。如图（b）为四臂电桥，同理可得电桥输出电压为：

第3章电阻式传感器

电压灵敏度为：Sv＝U

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