应变电桥应用

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,同学们好,！,1,2-3,测量电路及电阻应变仪,例,2-3,：,变化,电阻应变计,电桥电路,机械应变,U(I),变化,电阻应变仪,放大、显示,2,一、应变电桥,双臂应变电桥,单臂应变电桥,全臂应变电桥,直流电桥：,R,交流电桥,: R,、,L,、,C,不平衡桥式：偏差测量法（动态）,平衡桥式：零位测量法（静态）,半等臂电桥,全等臂电桥,工作方式,桥臂关系,电源,负载,工作臂,电压输出桥：,功率输出桥：,U,、,I,电源端对称,输出端对称,3,二、直流电桥及输出特性,初始平衡条件：,或,此时,1,、电压输出桥的输出特性,4,ABC,：,ADC,：,电桥平衡条件：,5,桥臂比：,线性部分：,非线性部分：,6,讨论：,全等臂电桥,半等臂对输出端对称电桥,线性部分：,7,（,1,）电桥的灵敏度,（,2,）电桥的非线性,补偿措施：,加减特性，双臂或四臂差动工作方式,K,：金属 半导体,（,3,）电桥的加减特性,对象：全等臂电桥、对输出端对称电桥,“,相邻臂相减，相对臂相加”,8,一个桥臂,R,1,工作，,两个,相邻,桥臂工作，,9,两个,相对,桥臂工作，,全臂,工作，,10,电桥加减特性, “,相邻臂相减，相对臂相加”,例,2-4,：,分析桥路补偿块法进行温度补偿的原理,解：,11,例,2-5,解：,12,例,2-6,利用全桥测量提高灵敏度并实现温度补偿。,解：,13,2,、功率输出桥的输出特性,输出功率最大的条件：,14,（,1,）全等臂电桥,（,2,）半等臂对输出端对称电桥,15,讨论：,（,1,）电压桥与功率桥的输出特性规律相同，,非线性误差也一样。,（,2,）相对臂相加，相邻臂相减。,（,3,）电压桥输出电压为功率桥的两倍。,全等臂电桥、半等臂对输出端对称电桥,半等臂对电源端对称电桥,自学教材,pp.62,例,2-8,16,平衡条件,或,三、交流电桥及其平衡,1,、交流电桥平衡条件,17,（,1,）电阻调平法,2,、交流电桥的调平方法,串联电阻法,并联电阻法,18,（,2,）电容调平法,差动电容法,阻容调平法,19,四、电阻应变仪,1,、分类,20,21,2,、结构及工作原理,电桥：电源,400 2000Hz,，被测应变信号,放大器：放大倍数,带宽,振荡器：载波信号、相敏检波器的参考电压,相敏检波器：检波器（解调）、辨别相位,22,23,被测应变信号,调幅后输出电压,一般检波器检波,相敏检波器检波,24,3,、环形相敏检波器,拉伸应变：,压缩应变：,25,拉伸应变,26,压缩应变,27,2-4,电阻应变式传感器的应用,一、应变式传感器的特点,1,、优点,应用和测量范围广,精度和灵敏度高,频率响应特性好,对复杂环境的适应性强,商品化,2,、缺点,大应变下的非线性,屏蔽措施,不能测应力梯度的变化,0.1%0.01%,几十,上百,KHz,28,二、应变计的使用,1,、应变计的型号代号,29,2,、应变计的选用,（,1,）选择类型,(a),、,(f),、,(i),：直角应变花,(b),、,(g),：,45,。,应变花,(c),：,45,。,应变花,(d),、,(e),：纵向、横向应变计链,(h),：残余应变计,30,例,2-9,裂纹探测应变计,31,例,2-10,膜片式应变压力传感器,周边固定的圆形金属膜片,径向应变,切向应变,径向负应变,切向正应变,32,（,2,）材料考虑,（,3,）阻值选择,（,4,）尺寸选择,敏感栅、基底材料,电阻应变仪：,120,提高灵敏度：大阻值,应变梯度较大：栅长较小,瞬态及高频动态应变：栅长较小,3,、应变计的使用方法,（,1,）粘结剂的选择,（,2,）应变片的粘贴,准备,涂胶,贴片,复查,接线,防护,33,34,4,、应用举例,例,2-11,筒形结构的称重传感器,F,F,F,弹性元件,传感元件,(,应变片,),被测非电量,电阻,应变,（,1,）应变式力传感器,电子自动秤,35,F,36,（,2,）应变计式加速度传感器,惯性系统：,a F,适用频率：小于,60Hz,37,38,（,3,）应变计式位移传感器,测量范围：,0.1um 0.1mm,角位移传感器,39,（,4,） 应变式扭矩传感器,力矩：转动状态,L,、,D ,扭矩轴的轴长、,轴直径,G ,扭矩轴的弯曲系数,T ,扭矩,扭矩角：,单位：,N . m,压缩力,拉伸力,轴的扭转弹性形变程度,40,动物骨骼肌及关节力学性能测试试验台,鼠踝关节在体生物力学性能测试,旋转角一定,扭矩,T -,时间,t,、刺激频,率,f,、伸长速度、,收缩速度,41,参考文献：,“,电阻应变式传感器弹性元件的设计探讨”，,传感器世界,，,2001,年,7,期,2,、“差动电阻式传感器及自动化网络测量系统在安全监测系统中的应用”，传感器世界,，,2001,年,9,期,42,粘贴在拉伸试件上的,4,个应变计，有（,a,）、（,b,）、,（,c,）、（,d,）四种可能的接桥方法（,R,为固定电阻）。,试求：,（,b,）、（,c,）、（,d,）,3,种接法的电桥输出电压,对于接法（,a,）输出电压的比值。,43,推导直流电压桥在只有一个应变桥臂时的输出电压，并比较输出对称电桥、电源对称电桥和全等臂电桥的灵敏度。,分析由三极管作为检波元件构成的相敏检波电路是如何实现相敏检波功能的？,44,