第二章温度补偿

1、精选课件精选课件142301234()()Z ZZ ZUUZZZZ1234ZZZZ、精选课件式中：式中：x电抗、r电阻、Z复数的模、幅角用指数形式代入得到交流电桥平衡条件，需满足两个方程式： 对臂复数的模积相等，幅角之和相等。1423| |ZZZZ142314230Z ZZ Z1234/ZZZZ&jZrjxZ e精选课件1234ZZZZ1Z已知已知 忽略分母项忽略分母项交流交流半桥半桥输出：输出： 10114ZUUZ&10112ZUUZ& 交流交流单桥单桥输出：输出： 11111RZj RC11211(1)RZj RC其中其中, Z1=R1 / XC1431101121

2、43(/) (/)(1/) (1/)ZZZZUUZZZZZZ &交流电桥输出：交流电桥输出：精选课件012ZUUZ&1423R RR R2211R CR C11ZZZ 22ZZZ 022222211212R UCUUjRR CRR C精选课件022222211212R UCUUjRR CRR C精选课件10114ZUUZ04URUR1RZj R C精选课件1423R RR R2211R CRC精选课件精选课件 应变片温度误差。 电阻丝阻值与温度关系：电阻丝阻值与温度关系：0001tttRRtRRt 环境温度变化t时，电阻丝的电阻变化为100tttRRRRt式中：式中：R R0

3、0是温度为是温度为t t0 0时的金属丝电阻值；时的金属丝电阻值；是是精选课件 电阻丝材料与测试材料的线膨胀系数不同。 sgtllosg由于敏感栅材料和被测构件材料两者线膨胀系数不同，当t 存在时，引起应变片的附加应变，设则电阻丝产生的附加形变 则电阻丝产生的附加应变为： tllsgot2精选课件20tgsRR kt 因试件使应变片电阻产生附加形变造成的电阻变化温度变化t时引起总的电阻变化Rt1200ttttgsRRRRtR kt 式中： k 为应变片灵敏度; t电阻温度系数; s电阻丝膨胀系数; g试件膨胀系数.精选课件电阻丝阻值与温度关系：电阻丝阻值与温度关系：v 因环境温度改变引起的附加

4、电阻变化与以下内容有关: 环境温度变化t； 应变片本身的性能参数_应变片灵敏度k ; 电阻丝温度系数t、膨胀系数s；试件参数g。0/ttgsRRtkt 0/tttgsRRttkk折合成应变量折合成应变量（温度变化引起）温度变化引起）精选课件tgsk g gt t，s s、g g 抵消抵消ttgsttk精选课件 双丝组合式自补偿应变片双丝组合式自补偿应变片 是由两种不同电阻温度系数（一种为正值，一种为负值）的材料串联组成敏感栅，以达到一定的温度范围内在一定材料的试件上实现温度补偿的，如图。这种应变片的自补偿条件要求粘贴在某种试件上的两段两段敏感栅，随温度变化而产生的电阻增量大敏感栅，随温度变化而

5、产生的电阻增量大小相等，符号相反，小相等，符号相反，即 (Ra) t= (Rb) t焊点RaRb焊点RaRb精选课件如果如果R R1 1R R4 4=R=R2 2R R3 3，电桥平衡时输出为零；，电桥平衡时输出为零；若若R R1 1、R RB B温度系数相同，当无应变而温度变温度系数相同，当无应变而温度变化时化时RR1 1 = R = R2 2 ，电桥平衡；，电桥平衡；当有应变时，当有应变时，R R1 1有增量有增量RR1 1，RR1 1 =R =R1 1k k0 0 ，补偿片无变化，补偿片无变化，RR2 2 = 0 = 0；此时电桥的输出电压与温度无关此时电桥的输出电压与温度无关 量应变时

6、，使用两个应变片，一片贴在被测试件的表面，图中R1称为工作应变片。另一片贴在与被测试件材料相同的补偿块上，图中R2，称为补偿应变片 USCR2R4R1R3E桥路补偿法桥路补偿法精选课件精选课件精选课件 精选课件 精选课件 交流电桥交流电桥，测测20-200Hz20-200Hz应变力，输出调应变力，输出调 幅调制波；幅调制波； 振荡器振荡器，产生产生400-2000Hz400-2000Hz等幅正弦波提等幅正弦波提 供电桥电压和相敏检波器参考电压；供电桥电压和相敏检波器参考电压； 差动放大器，差动放大器，将电桥输出信号放大将电桥输出信号放大, ,调幅调幅 波的负应变信号反向输出波的负应变信号反向输

7、出; ; 相敏检波器相敏检波器，如果应变有拉和压应变，如果应变有拉和压应变， 可通过相敏检波电路区分双向信号；可通过相敏检波电路区分双向信号； 低通滤波器低通滤波器去掉高频保留低频应变信号去掉高频保留低频应变信号, , 还原被检测的信号。还原被检测的信号。 相移器相移器，相敏检波器的参考信号与被测相敏检波器的参考信号与被测 信号有严格的相位关系信号有严格的相位关系, ,相敏检波电路要相敏检波电路要 求求相位可调，由相移电路完成。相位可调，由相移电路完成。精选课件 精选课件桥梁固有频率测量电路桥梁固有频率测量电路频率计频率计精选课件 lFlESE 精选课件F=100103N 量程量程 BLR-1

8、BLR-1型测拉力、型测拉力、BHRBHR型测荷重传感器型测荷重传感器, ,火箭发动机实验台架都采用空心圆柱结构。火箭发动机实验台架都采用空心圆柱结构。精选课件精选课件012RUER 精选课件精选课件v 等截面梁等截面梁 悬臂梁的横截面积处处相等，所以称等截面梁。悬臂梁的横截面积处处相等，所以称等截面梁。 当外力当外力F F作用在梁的自由端时，固定端产生的应变最大，作用在梁的自由端时，固定端产生的应变最大， 粘贴在应变片处的应变为：粘贴在应变片处的应变为：026Flbh E0l 等截面等截面梁、梁、精选课件v 等截面梁等截面梁精选课件26Flbh El精选课件各各种种形形式式梁梁精选课件各种平

9、行双孔梁各种平行双孔梁称重测力传感器称重测力传感器 剪切梁式剪切梁式 测扭矩力测扭矩力精选课件精选课件电子台秤电子台秤精选课件22223(1)(3 )8rprxEh22223(1)()8tprxEhR1 R20.58 R3 R4精选课件22223(1)(3 )8rprxEh22maxmax23 (1)8rtprEh22minmax23 (1)24rrprEh/ 3 0.58x rrR1 R20.58R3 R422223(1)()8tprxEh精选课件R1 R20.58R3 R4精选课件壳体壳体机座机座aFR1R2m充满硅油 精选课件Fma2266FLmLaEbhEbh26mLEbh梁确定后为常

10、数a精选课件精选课件精选课件精选课件精选课件 电阻式电阻式传感器的基本原理，转换电路。了解不同电传感器的基本原理，转换电路。了解不同电阻式传感器的结阻式传感器的结 构、性能、灵敏度差别，分别使用构、性能、灵敏度差别，分别使用在哪些场合；如何通过电阻式传感在哪些场合；如何通过电阻式传感 器测量力、压力、器测量力、压力、位移、应变、加速度等非电量参数；位移、应变、加速度等非电量参数； 金属箔式应变片：直流单臂、半桥、全桥比较；金属箔式应变片：直流单臂、半桥、全桥比较； 应用测量电路，交流全桥应用测量电路，交流全桥, ,相移器、相敏检波器、相移器、相敏检波器、电阻应变仪，电子电阻应变仪，电子 秤。秤

11、。精选课件 应变片应变片金属丝拉长，电阻增加，反之减少。金属丝拉长，电阻增加，反之减少。 电桥电路电桥电路平衡条件：平衡条件：R R1 1R R4 4=R=R2 2R R3 3； 用途：求未知电阻值，记录电阻变化率、温度补偿；用途：求未知电阻值，记录电阻变化率、温度补偿； 欧姆定律、基尔霍夫定律：计算电路电压、电流。欧姆定律、基尔霍夫定律：计算电路电压、电流。 应变（力传感器）应变（力传感器）贴在试件上（弹性元件）的应变片贴在试件上（弹性元件）的应变片 的电阻变化率与应变成比例。的电阻变化率与应变成比例。 半导体压力传感器可获得比金属大半导体压力传感器可获得比金属大100倍以上的电阻变倍以上的

12、电阻变 化。化。 利用应变的传感器有荷重、压力、形变、粘度传感器。利用应变的传感器有荷重、压力、形变、粘度传感器。精选课件课堂作业课堂作业v有一吊车的拉力传感器如图所示，其中电阻应有一吊车的拉力传感器如图所示，其中电阻应变片变片 R R1 1、R R2 2、R R3 3、R R4 4 贴在等截面轴上。贴在等截面轴上。 已知已知 R R1 1、R R2 2、R R3 3、R R4 4标称阻值均为标称阻值均为120120， 桥路电压为桥路电压为2V2V，物重，物重MM引起引起R R1 1、R R2 2变化增量为变化增量为 1.21.2。画出应变片组成的电桥电路，画出应变片组成的电桥电路， 标出各应变片；标出各应变片；计算电桥输出电压和电桥的计算电桥输出电压和电桥的 输出灵敏度；输出灵敏度； 说明说明R R3 3、R R4 4起到什么作用？起到什么作用？精选课件课堂作业课堂作业v下下图所示悬臂梁，距梁端部为图所示悬臂梁，距梁端部为L L位置上下各粘位置上下各粘贴完全相同的电阻应变片贴完全相同的电阻应变片R R1 1、R R2 2、R R3 3、R R4 4。 已知电源电压已知电源电压U