傳感器第3章229757課件

第3章電阻式傳感器

通常采用電橋電路實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。根據(jù)電源的不同，電橋分直流電橋和交流電橋。用框圖表示為：3.4應(yīng)變式傳感器的測量電路測量電路（確定關(guān)系）ΔR電阻電壓，電流即：或第3章電阻式傳感器

戴維南定理：任意含源二端網(wǎng)絡(luò)，可以用一電壓源串電阻的組合等效。其電壓源的電壓等于該網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，電阻等于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部獨(dú)立源置零后無源網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。補(bǔ)充：（1）開路電壓（2）短路電阻第3章電阻式傳感器

第3章電阻式傳感器

因?yàn)?，其中任意一個(gè)電阻變化或多個(gè)電阻變化輸出的電流值都隨之變化，這也就是電橋轉(zhuǎn)換的原理，將電阻的變化轉(zhuǎn)換為電壓（流）的變化。3.4.2直流電橋電壓靈敏度如圖(b)，設(shè)R1為工作應(yīng)變片，由于應(yīng)變使電阻變化ΔR1，R2、R3和R4為固定電阻。U0為輸出電壓，并設(shè)RL＝∞，初始狀態(tài)電橋平衡，U0＝0，當(dāng)有ΔR1時(shí)，電橋輸出電壓：第3章電阻式傳感器

設(shè)橋臂比n＝R2/R1，由于電橋初始平衡有R2/R1＝R3/R4，略去分母中的ΔR1/R1，可得

：

第3章電阻式傳感器

電橋靈敏度定義為：可得單臂工作應(yīng)變片的電橋電壓靈敏度為:U值的選擇受應(yīng)變片功耗的限制。U值確定后，取，即可知n＝1時(shí)，即R1＝R2，R3＝R4時(shí)，Sv電橋的電壓靈敏度最高。第3章電阻式傳感器

設(shè)電橋的四個(gè)臂都由應(yīng)變片組成，則此時(shí)輸出電壓的變化量為設(shè)供橋電壓常數(shù)，且，對(duì)求全微分已知第3章電阻式傳感器

全等臂電橋R1=R2=R3=R4,得：令:得2）單臂電橋的輸出特性

設(shè)R1為工作臂，此時(shí)R1R1+△R13）第一類對(duì)稱電橋的輸出特性

設(shè)R1，R2為工作臂，此時(shí)R1R1+△R1,R2R2+△R2第3章電阻式傳感器

4）第二類對(duì)稱電橋的輸出特性

設(shè)R1，R4為工作臂，此時(shí)R1R1+△R1,R4R4+△R4，5)電橋的輸出的非線性特性及非線性誤差

①線性特性當(dāng)△R<<R時(shí)，可視△U0為線性，即：②非線性誤差當(dāng)應(yīng)變片的靈敏度很大或者測量大的應(yīng)變時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生非線性誤差。第3章電阻式傳感器

為了減小和克服非線性誤差，常采用差動(dòng)電橋。如圖（a)，試件上安裝兩個(gè)工作應(yīng)變片，一片受拉，一片受壓，然后接入電橋相鄰臂，跨在電源二端。電橋輸出電壓：3.4.5非線性誤差的補(bǔ)償

第3章電阻式傳感器

設(shè)初始時(shí)R1＝R2＝R3＝R4，ΔR1＝ΔR2，則：

可見輸出電壓U0與ΔR1/R1成嚴(yán)格的線性關(guān)系，沒有非線性誤差，電橋靈敏度：為了提高電橋靈敏度或進(jìn)行溫度補(bǔ)償，在電橋臂中往往安置多個(gè)應(yīng)變片。電橋也可采用二臂或四臂電橋。如圖（b）為四臂電橋，同理可得電橋輸出電壓為：

第3章電阻式傳感器

電壓靈敏度為：Sv＝U