传感器与检测技术第三章2

1、2.1.3 电阻应变片的测量电路 1 1 直流电桥直流电桥2 2 非线性误差及其补偿非线性误差及其补偿 1. 直流电桥 直流电桥的工作原理 )()()(-214343214321L3241LRRRRRRRRRRRRRRRRRUI 时电桥平衡平衡条件 :R1R4=R2R3 R1/R2=R3/R4 R1+R1R2R4R3UILRLL0I 不平衡直流电桥的工作原理及灵敏度 当电桥后面接放大器时, 电桥输出端看成开路.电桥的输出式为： URRRRRRRRU)(432132410应变片工作时，其电阻变化应变片工作时，其电阻变化R )()()(44332211332244110RRRRRRRRRRRRRR

2、RRUU采用等臂电桥，即采用等臂电桥，即R1= R2= R3=R4=R 。此时式。此时式(2.1.24)可写为可写为)2)(2()(4321324143210RRRRRRRRRRRRRRRUU当当Ri R ( i=1,2,3,4) 时，略去上式中的高阶微量，则时，略去上式中的高阶微量，则 RRRRRRRRUU432104432104UKU上式表明： Ri R时，电桥的输出电压与应变成线性关系。 若相邻两桥臂的应变极性一致，即同为拉应变或压应变时，输出电压为两者之差；若相邻两桥臂的应变极性不同，则输出电压为两者之和。 若相对两桥臂应变的极性一致，输出电压为两者之和；反之则为两者之差。 电桥供电电

3、压U越高，输出电压U0越大。但是，当U大时，电阻应变片通过的电流也大，若超过电阻应变片所允许通过的最大工作电流，传感器就会出现蠕变和零漂。 增大电阻应变片的灵敏系数K，可提高电桥的输出电压。2.1.3 电阻应变片的测量电路 1 1 直流电桥直流电桥2 2 非线性误差及其补偿非线性误差及其补偿 单臂电桥，即R1桥臂变化R，理想的线性关系 实际输出电压实际输出电压 RRUU4010211424RRRRURRRUU电桥的相对非线性误差为电桥的相对非线性误差为 KRRRRRRUU21211211121111002.非线性误差及其补偿减小非线性误差 采用的措施为： （1）采用半桥差动电桥 R1R2F43

4、32211110RRRRRRRRRUUU0R1R1R4R3UR2R2RRUU20R1R2R3R4=R，R1R2=R 严格的线性关系电桥灵敏度比单臂时提高一倍温度补偿作用输出电压为：RRUU0U0R1R1UR2R2R4R4R3R3全桥差动电路2.2.5 测量桥路及温度补偿由于制造、温度影响等原因，电桥存在失调、零位温漂、灵敏度温度系数和非线性等问题，影响传感器的准确性。减少与补偿误差措施 1. 恒流源供电电桥 2. 零点温度补偿 3. 灵敏度温度补偿1. 恒流源供电电桥恒流源供电的全桥差动电路恒流源供电的全桥差动电路 假设假设RT为温度引起的电阻变化为温度引起的电阻变化 IIIADCABC21电桥的输出为电桥的输出为RIRRRIRRRIUUTTBD)(21)(210电桥的输出电压与电阻变化成正比，与恒流源电流成正比，电桥的输出电压与电阻变化成正比，与恒流源电流成正比，但与温度无关，因此测量不受温度的影响。但与温度无关，因此测量不受温度的影响。2.温度漂移及其补偿UR1R2R4R3U0RsRpVD温度变化而变化，将引起温度变化而变化，将引起零漂零漂和和灵敏度漂移灵敏度漂移 零零 漂漂 扩散电阻值随温度变化扩散电阻值随温度变化灵敏度漂移灵敏度漂移 压阻系数随温度变化压阻系数随温度变化零零 位位 温温 漂漂 串、并联电阻串、