L09不平衡电桥整理完.ppt

自动检测技术及仪表自动检测技术及仪表Test&Measurement Technologyand Automatic InstrumentationCISTBUCT2011M&T,AI 检测元件与检测技术检测元件与检测技术l简单变换中的简单变换中的阻抗匹配阻抗匹配l有源元件有源元件 RL=RIl无源元件无源元件 RP0=2RLl电桥电桥 等效电路等效电路M&T,AI 检测元件与检测技术检测元件与检测技术l不平衡电桥特性不平衡电桥特性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。线性，双臂工作、四臂工作的电桥是线性的。l输出值均与输出值均与 和和 E E 成正比。成正比。l单臂工作电桥的灵敏度最低，双臂工作电桥、四臂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。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，仅与电阻相对变化电压输出值与电阻的大小无关，仅与电阻相对变化量量 有关；电流输出值与电阻值及其相对变化量有关；电流输出值与电阻值及其相对变化量都有关。都有关。M&T,AI 检测元件与检测技术检测元件与检测技术l不平衡电桥特性不平衡电桥特性l电压输出电压输出l电流输出电流输出第第部分部分基础知识基础知识第二章检测元件第二章检测元件与检测技术与检测技术不平衡电桥设计不平衡电桥设计M&T,AI 检测元件与检测技术检测元件与检测技术l不平衡电桥设计不平衡电桥设计l结构设计结构设计l单臂工作、双臂工作、四臂工作单臂工作、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、一般电桥等臂电桥、第一对称、第二对称、一般电桥l参数设计参数设计l桥臂电阻桥臂电阻l供电电压供电电压M&T,AI 检测元件与检测技术检测元件与检测技术l不平衡电桥设计不平衡电桥设计l结构设计结构设计M&T,AI 检测元件与检测技术检测元件与检测技术l不平衡电桥设计不平衡电桥设计l结构设计结构设计l单臂工作、双臂工作、四臂工作单臂工作、双臂工作、四臂工作检测元件的数量和形式决定检测元件的数量和形式决定l简单变换、差动变换、参比变换简单变换、差动变换、参比变换单臂工作（简单变换）单臂工作（简单变换）双臂工作（差动变换双臂工作（差动变换/参比变换）参比变换）四臂工作（差动变换四臂工作（差动变换/参比变换）参比变换）l等臂电桥、第一对称、第二对称、一般电桥等臂电桥、第一对称、第二对称、一般电桥M&T,AI 检测元件与检测技术检测元件与检测技术l不平衡电桥设计不平衡电桥设计l结结构构设计设计l参数参数设计设计l单单臂工作第二臂工作第二对对称不平衡称不平衡电桥设计电桥设计桥桥臂臂电电阻阻供供电电压电电压M&T,AI 检测元件与检测技术检测元件与检测技术l不平衡电桥设计不平衡电桥设计l电压输出（电压灵敏度）电压输出（电压灵敏度）l相相对变对变化率化率确定电阻型检测元件的电阻相对变化率，一般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。是被测变量的非线性函数。M&T,AI 检测元件与检测技术检测元件与检测技术l不平衡电桥设计不平衡电桥设计l电压输出（电压灵敏度）电压输出（电压灵敏度）l输输出出电压电压已知已知 ，定义，定义 ，有有M&T,AI 检测元件与检测技术检测元件与检测技术l不平衡电桥设计不平衡电桥设计l电压输出（电压灵敏度）电压输出（电压灵敏度）l输输出出电压电压当当 m=1 时，对应于等臂电桥和第一对称；时，对应于等臂电桥和第一对称；当当 m 1 时时，对应于第二对称和一般电桥。，对应于第二对称和一般电桥。输出值与输出值与 和和 E 成正比；成正比；电压输出值与电阻的大小无关。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检测元件与检测技术l不平衡电桥设计不平衡电桥设计l电压输出（电压灵敏度）电压输出（电压灵敏度）l非非线线性性误误差差当当 很小很小时时，线线性化性化输输出出电压电压特性特性由非由非线线性性误误差的定差的定义义若若给给定非定非线线性性误误差上界差上界 则则 。M&T,AI 检测元件与检测技术检测元件与检测技术l不平衡电桥设计不平衡电桥设计l电压输出（电压灵敏度）电压输出（电压灵敏度）l非非线线性性误误差差若要消除第二若要消除第二对对称称单单臂工作的不平衡臂工作的不平衡电桥电桥的非的非线线性性误误差，要求差，要求 m ；意味着，意味着，E 。电电流源代替流源代替电电阻阻M&T,AI 检测元件与检测技术检测元件与检测技术l不平衡电桥设计不平衡电桥设计l电压输出（电压灵敏度）电压输出（电压灵敏度）l最大化最大化输输出出此时，非线性误差为此时，非线性误差为 M&T,AI 检测元件与检测技术检测元件与检测技术l不平衡电桥设计不平衡电桥设计l电压输出（电压灵敏度）电压输出（电压灵敏度）l供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。的耗散功率有要求。考虑最不利情况考虑最不利情况M&T,AI 检测元件与检测技术检测元件与检测技术l不平衡电桥设计不平衡电桥设计l电压输出（电压灵敏度）电压输出（电压灵敏度）l供供电电压电电压给定元件最大耗散功率给定元件最大耗散功率同理，对同理，对 R2一般情况下，一般情况下，m 1，P20 P10。M&T,AI 检测元件与检测技术检测元件与检测技术l不平衡电桥设计不平衡电桥设计l电压输出（电压灵敏度）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）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检测元件与检测技术l不平衡电桥设计不平衡电桥设计l电压输出（电压灵敏度）电压输出（电压灵敏度）l电流电流/功率输出（电流灵敏度）功率输出（电流灵敏度）设计时需要考虑阻抗匹配设计时需要考虑阻抗匹配M&T,AI 检测元件与检测技术检测元件与检测技术l不平衡电桥设计不平衡电桥设计l电压输出（电压灵敏度）电压输出（电压灵敏度）l电流电流/功率输出（电流灵敏度）功率输出（电流灵敏度）相对变化率相对变化率输出电压输出电压设计时需要考虑阻抗匹配设计时需要考虑阻抗匹配非非线线性性误误差差/最大化输出最大化输出供电电压供电电压M&T,AI 检测元件与检测技术检测元件与检测技术l不平衡电桥设计不平衡电桥设计l交流电桥交流电桥l电桥工作电源为交流电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检测元件与检测技术l不平衡电桥的应用不平衡电桥的应用l应变片的应变片的热输出补偿方法热输出补偿方法l热输出的补偿方法就是消除热输出的补偿方法就是消除 t 对测量应变的干扰。对测量应变的干扰。l温度自补偿法温度自补偿法l桥路补偿法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-双丝半桥式双丝半桥式-补偿块法补偿块法M&T,AI 检测元件与检测技术检测元件与检测技术l不平衡电桥的应用不平衡电桥的应用l应变片的应变片的热输出补偿方法热输出补偿方法l热输出的补偿方法就是消除热输出的补偿方法就是消除 t 对测量应变的干扰。对测量应变的干扰。l温度自补偿法温度自补偿法l桥路补偿法桥路补偿法利用电桥的两边臂上电压和、差原利用电桥的两边臂上电压和、差原理来达到补偿理来达到补偿-双丝半桥式双丝半桥式-补偿块法补偿块法DdPM&T,AI 检测元件与检测技术检测元件与检测技术l课后作业（不用交）课后作业（不用交）l第三章第三章l6、7 不平衡电桥设计不平衡电桥设计