PPT《第2章 电阻式传感器》

测试时,将两个应变片接入电桥的相邻臂上.称为半桥差动电路. 半桥差动电路 若ΔR1 =ΔR2 ,(ΔR =ΔR1+ΔR2 = 2ΔR1), R1 = R2,R3 = R4,则得 半桥差动电路由上式可知,Uo与 成线性关系,此时电桥电压灵敏度 半桥差动电桥的灵敏度比使用一只应变片的单臂电桥提高了一倍,同时可以起到温度补偿的作用,线性误差大大减小. C. 全桥差动: 为进一步提高电压灵敏度或进行温度补偿,可采用全桥差动电路.将电桥四臂接入四片应变片.两个受拉,两个受压,将两个应变符号相同的接入相对臂上,构成全桥差动电路.若满足ΔR1 = ΔR2 =ΔR3 =ΔR4,R1 = R2 = R3 = R4 则输出电压为 全桥差动电桥 此时电桥电压灵敏度 全桥差动的灵敏度是单臂的四倍,半桥差动的两倍.还可抑制干扰信号,因为四臂或相邻两臂同时有某一增量,对全桥差动电桥电桥输出无影响. (3)减小或消除非线性误差的其它方法① 提高桥臂比:提高桥臂比,非线性误差可以减小;

但从电压灵敏度考虑,电桥电压灵敏度将降低,这是一种矛盾,因此,为了达到既减小非线性误差,又不降低其灵敏度,必须适当提高供桥电压 E.② 采用高内阻的恒流源电桥:通过电桥各臂的电流如果不恒定,也是产生非线性误差的重要原因.所以供给半导体应变电桥的电源一般采用恒流源,如图所示.供桥电流为I ,通过各臂的电流为 I1 和I2,若测量电路输入阻抗较高,则输出电压为 若电桥初始处于平衡状态(R1R4 = R2R3),而且R1 = R2 = R3 = R4 = R,当第一桥臂电阻R1变为R1+ΔR1时,电桥输出电压为 比前面的单臂供压电桥的非线性误差减少了50%. 2. 交流电桥 (1)交流电桥平衡条件 应变电桥输出电压很小,一般都要加放大器. 采用直流电桥的优点是高稳定性电源易于获得,电桥平衡的调节简单,连接导线分布参数影响小.但输出电压需采用直流放大器,易于产生零点漂移,因此目前也常用交流电桥. 交流电桥采用交流放大器、供桥电源为交流电源,交流电桥连接导线分布参数影响、平衡调节、信号放大电路等均与直流电桥有明显不同. 连接导线分布电容(忽略引线电感)使得桥臂的四只应变片均呈现复阻抗特性,即相当于四只应变片各并联了一只电容.但分析电桥平衡和输出电压方法仍与直流电桥相同.故输出电压为 设各桥臂阻抗为 式中 r1 ~ r2 和x1 ~ x2 分别为各桥臂的电阻和电抗;

z1 ~ z4 和φ1 ~ φ4 为各复阻抗的模值和幅角,由此可得到交流电桥的平衡条件的另一形式为 式中Z1,Z2,Z3,Z4为电阻、电感、电容任意组合的复阻抗.桥路平衡条件为 或(2)交流电桥的调平方法 利用交流电桥测量应变时,由于引线产生的分布电容的容抗(引线电感忽略),供桥电源 ........