L09不平衡电桥整理完.ppt

自动检测技术及仪表 Test & Measurement Technology and Automatic Instrumentation CISTBUCT 2011 M&T,AI 检测元件与检测技术 l简单变换中的阻抗匹配 l有源元件 RL = RI l无源元件 RP0 = 2RL l电桥 等效电路 M&T,AI 检测元件与检测技术 l不平衡电桥特性 l电压输出时，单臂工作的电压灵敏度存在一定的非 线性，双臂工作、四臂工作的电桥是线性的。 l输出值均与 和 E 成正比。 l单臂工作电桥的灵敏度最低，双臂工作电桥、四臂 工作电桥的灵敏度逐渐提高，非线性误差也小。 l电压输出值与电阻的大小无关，仅与电阻相对变化 量 有关；电流输出值与电阻值及其相对变化量 都有关。 M&T,AI 检测元件与检测技术 l不平衡电桥特性 l电压输出 l电流输出 第部分 基础知识 第二章 检测元件 与检测技术 不平衡电桥设计 M&T,AI 检测元件与检测技术 l不平衡电桥设计 l结构设计 l单臂工作、双臂工作、四臂工作 l简单变换、差动变换、参比变换 l等臂电桥、第一对称、第二对称、一般电桥 l参数设计 l桥臂电阻 l供电电压 M&T,AI 检测元件与检测技术 l不平衡电桥设计 l结构设计 M&T,AI 检测元件与检测技术 l不平衡电桥设计 l结构设计 l单臂工作、双臂工作、四臂工作 检测元件的数量和形式决定 l简单变换、差动变换、参比变换 单臂工作（简单变换） 双臂工作（差动变换/参比变换） 四臂工作（差动变换/参比变换） l等臂电桥、第一对称、第二对称、一般电桥 M&T,AI 检测元件与检测技术 l不平衡电桥设计 l结结构设计设计 l参数设计设计 l单单臂工作第二对对称不平衡电桥设计电桥设计 桥桥臂电电阻 供电电压电电压 M&T,AI 检测元件与检测技术 l不平衡电桥设计 l电压输出（电压灵敏度） l相对变对变 化率 确定电阻型检测元件的电阻相对变化率，一般 是被测变量的非线性函数。 M&T,AI 检测元件与检测技术 l不平衡电桥设计 l电压输出（电压灵敏度） l输输出电压电压 已知 ，定义 ， 有 M&T,AI 检测元件与检测技术 l不平衡电桥设计 l电压输出（电压灵敏度） l输输出电压电压 当 m = 1 时，对应于等臂电桥和第一对称； 当 m 1 时，对应于第二对称和一般电桥。 输出值与 和 E 成正比； 电压输出值与电阻的大小无关。 M&T,AI 检测元件与检测技术 l不平衡电桥设计 l电压输出（电压灵敏度） l非线线性误误差 当 很小时时，线线性化输输出电压电压 特性 由非线线性误误差的定义义 若给给定非线线性误误差上界 则则 。 M&T,AI 检测元件与检测技术 l不平衡电桥设计 l电压输出（电压灵敏度） l非线线性误误差 若要消除第二对对称单单臂工作的不平衡电桥电桥 的非线线 性误误差，要求 m ； 意味着，E 。 电电流源代替电电阻 M&T,AI 检测元件与检测技术 l不平衡电桥设计 l电压输出（电压灵敏度） l最大化输输出 此时，非线性误差为 M&T,AI 检测元件与检测技术 l不平衡电桥设计 l电压输出（电压灵敏度） l供电电压电电压 构成电桥的各个元件都消耗能量，供电电压对元件 的耗散功率有要求。 考虑最不利情况 M&T,AI 检测元件与检测技术 l不平衡电桥设计 l电压输出（电压灵敏度） l供电电压电电压 给定元件最大耗散功率 同理，对 R2 一般情况下，m 1，P20 P10。 M&T,AI 检测元件与检测技术 l不平衡电桥设计 l电压输出（电压灵敏度） 其它形式的不平衡电桥设计方法类似（课后练习） M&T,AI 检测元件与检测技术 l不平衡电桥设计 l电压输出（电压灵敏度） l电流/功率输出（电流灵敏度） 设计时需要考虑阻抗匹配 M&T,AI 检测元件与检测技术 l不平衡电桥设计 l电压输出（电压灵敏度） l电流/功率输出（电流灵敏度） 相对变化率 输出电压 设计时需要考虑阻抗匹配 非线线性误误差/最大化输出 供电电压 M&T,AI 检测元件与检测技术 l不平衡电桥设计 l交流电桥 l电桥工作电源为交流电 l适用于含有电容、电感等阻抗的变换 l电桥输出也为交流信号，便于放大处理 l分析方法与直流电桥相似，将电阻换为阻抗 M&T,AI 检测元件与检测技术 l不平衡电桥的应用 l应变片的热输出补偿方法 l热输出的补偿方法就是消除 t 对测量应变的干扰。 l温度自补偿法 l桥路补偿法 利用电桥的两边臂上电压和、差原理来达到补偿 - 双丝半桥式 - 补偿块法 M&T,AI 检测元件与检测技术 l不平衡电桥的应用 l应变片的热输出补偿方法 l热输出的补偿方法就是消除 t 对测量应变的干扰。