东南大学：《检测技术》课程教学资源（PPT课件）第四章 信号的调理与记录（电桥）

检测技术第四章信号的调理与记录第四章信号的调理与记录4.1电桥4.2调制与解调4.3滤波器4.4信号的放大4.5信号的显示与记录

Wuhan University of Technology 武汉理工大学机电工程学院 测试技术基础 第五章常用传感器 1 检测技术 第四章 信号的调理与记录 第四章 信号的调理与记录 4.1 电桥 4.2 调制与解调 4.3 滤波器 4.4 信号的放大 4.5 信号的显示与记录

检测技术第四章信号的调理与记录4.1电桥将电阻R(应变片）、电感L、电容C等电参数变为电压4U或电流4I信号后输出的一种测量电路。h>a、c两端接电源U，称供桥端7>b、d两端接输出电压U，称输出端U-CdU.电桥

Wuhan University of Technology 武汉理工大学机电工程学院 测试技术基础 第五章常用传感器 2 检测技术 第四章 信号的调理与记录 4.1 电 桥 Z1 Z3 Z4 Z2 Uo Ui a b d c 电桥 ➢a 、c两端接电源Ui，称供桥端； ➢b、d两端接输出电压Uo，称输出端。 将电阻R(应变片)、电感L、电容C等电参数变为电压ΔU或 电流ΔI信号后输出的一种测量电路

检测技术第四章信号的调理与记录61.电桥的分类Z2/根据桥臂阻抗性质的不同为：Ua0电阻电桥电容电桥dU电感电桥电桥根据供桥电源分为：直流电桥：采用直流电源只用于测量电阻R的变化交流电桥：采用交流电源测量电阻R、电容C电感L的变化

Wuhan University of Technology 武汉理工大学机电工程学院 测试技术基础 第五章常用传感器 3 检测技术 第四章 信号的调理与记录 Z1 Z3 Z4 Z2 Uo Ui a b d c 电桥 ➢ 根据桥臂阻抗性质的不同为: ✓ 电阻电桥 ✓ 电容电桥 ✓ 电感电桥 ➢ 根据供桥电源分为: ✓ 直流电桥: 采用直流电源——只用于测量电阻R的变化 ✓ 交流电桥：采用交流电源——测量电阻R 、电容C、 电感L的变化 1. 电桥的分类

检测技术第四章信号的调理与记录2.直流电桥bH采用直流电源的电桥称为直流电桥V.四个桥臂由电阻R、R、R,和RUC?组成。dU.R直流电桥R

Wuhan University of Technology 武汉理工大学机电工程学院 测试技术基础 第五章常用传感器 4 检测技术 第四章 信号的调理与记录 2. 直流电桥 ➢ 四个桥臂由电阻R1、R2、R3和R4 组成。 R1 R3 R4 2 I R2 1 I Uo Ui a b d c ➢采用直流电源的电桥称为直流电桥 直流电桥 V R1 R2 R3 R4

检测技术第四章信号的调理与记录2.直流电桥bH采用直流电源的电桥称为直流电桥V.四个桥臂由电阻R、R、R,和RUC?组成。dU.R直流电桥R

Wuhan University of Technology 武汉理工大学机电工程学院 测试技术基础 第五章常用传感器 5 检测技术 第四章 信号的调理与记录 2. 直流电桥 ➢ 四个桥臂由电阻R1、R2、R3和R4 组成。 R1 R3 R4 2 I R2 1 I Uo Ui a b d c ➢采用直流电源的电桥称为直流电桥 直流电桥 V R1 R2 R3 R4

检测技术第四章信号的调理与记录平衡条件RR -RR电桥的输出：推导U.=(R, + R )(R, + R)b平衡的条件：RiR3=R2R4上U温敏电阻01RRdU,直流电桥

Wuhan University of Technology 武汉理工大学机电工程学院 测试技术基础 第五章常用传感器 6 检测技术 第四章 信号的调理与记录 平衡条件 R1·R3 =R2·R4 R1 R3 R4 2 I R2 1 I Uo Ui a b d c 直流电桥 o Ui R R R R R R R R U ( )( ) 1 2 3 4 1 3 2 4 + + − 电桥的输出： = 平衡的条件： V R1 R3 R2 R4 推导 温敏电阻

检测技术第四章信号的调理与记录R, +ARR,+ARR2R,+△R6AU平衡的条件：RR3=R2R4RU.+AU电桥的输出：UCa7RR -RRU.U(R +R,)(R +R)Rd这时,电桥平衡吗？U直流电桥

Wuhan University of Technology 武汉理工大学机电工程学院 测试技术基础 第五章常用传感器 7 检测技术 第四章 信号的调理与记录 R1 R3 R4 2 I R2 1 I Uo Ui a b d c 直流电桥 R1＋ΔR U0＋ΔU ΔU R1 V R3 R2 R4 平衡的条件： R1·R3 =R2·R4 o Ui R R R R R R R R U ( )( ) 1 2 3 4 1 3 2 4 + + − = 电桥的输出： 这时，电桥平衡吗？ R1 +ΔR ＋ΔR

检测技术第四章信号的调理与记录R,+△RbAU>为了简化设计，R2=R3=R-Ro，R,RR,=Ro+ △RU,+AU11U.RR -RR4a0U。1(R + R2)(R, + R4)RR(R。 + △R)R。- R,RoUd(R。 + △R + R.)(R。+ R。)U,AR直流电桥U4R。+2△R>电桥的灵敏度定义为U△R(△R<<R.)U,U.4RoSB△R / Ro4

Wuhan University of Technology 武汉理工大学机电工程学院 测试技术基础 第五章常用传感器 8 检测技术 第四章 信号的调理与记录 ➢为了简化设计，R2=R3=R4=R0 ，而 R1=R0+ ΔR Ui R R R +   = 4 0 2 R1 R3 R4 2 I R2 1 I Uo Ui a b d c 直流电桥 R0＋ΔR U0＋ΔU ΔU i o i U R R R R R R R R R R U R R R R R R R R U ( )( ) ( ) ( )( ) 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 1 3 2 4 +  + + +  − = + + − = ( ) 4 0 0 R R R Ui R    =  ➢电桥的灵敏度定义为 0 0 R / R U S o B  = 4 Ui 

检测技术第四章信号的调理与记录R,+△RR,+△RR,+ARR,+ARm两片单片TT四片NTAR,-ARR,-ARR,-△R8QRR4RRR2营单臂双臂C半桥全桥半桥RR4R?R1R1b5半桥双臂输出±ARR±△R半桥单臂输出RFARRRR,±AR全桥四臂输出RFARDUUCRRTARAAdddUU,U

Wuhan University of Technology 武汉理工大学机电工程学院 测试技术基础 第五章常用传感器 9 检测技术 第四章 信号的调理与记录 R1+ΔR R3+ΔR R2-ΔR R4-ΔR R1+ΔR R2-ΔR R1+ΔR R1  R R3 R4 2 I R2 1I Uo Ui a b d c 单片 单臂 半桥 R1 R3 R2 R4 双臂 半桥 R1 R3 R2 R4 全桥 R1 R3 R2 R4 半 桥、 单 臂 输 出 全 桥、 四 臂 输 出 半 桥、 双 臂 输 出 四片 两片 R1  R R3 R4 2 I R2  R 1I Uo Ui a b d c R1  R R3  R R4  R2 I 1I Uo Ui a b d c R2  R

检测技术第四章 信号的调理与记录R3MR4R3R3R2双臂单臂全桥福半桥半桥MSRR2RxRRhhbR,±ARRFARR±ARR±ARFARRRU.CUUCCa±△RRR4FARddCUUU全桥、四臂输出半桥、单臂输出半桥、双臂输出ARAR△RU推导U推导UU2U.=4Ro2RoRoUUUUU.S=US=S=22AR/RAR./R4AR./RUAR>统一表示：S== KUU.二KRo△R。 / R

Wuhan University of Technology 武汉理工大学机电工程学院 测试技术基础 第五章常用传感器 10 检测技术 第四章 信号的调理与记录 单臂 半桥 R1 R3 R2 R4 双臂 半桥 R1 R3 R2 R4 全桥 R1 R3 R2 R4 半桥、单臂输出 半桥、双臂输出 全桥、四臂输出 o Ui R R U 2 0  = 2 Ui = 0 0 R / R U S o  = o Ui R R U 0  = =Ui 0 0 R / R U S o  = 0 0 R / R U S o  = 4 Ui  o Ui R R U 4 0   o Ui R R U K 0  ➢统一表示： = i o KU R R U S =  = 0 0 / 推导 推导 R1  R R3 R4 2 I R2 1I Uo Ui a b d c R1  R R3 R4 2 I R2  R 1I Uo Ui a b d c R1  R R3  R R4  R2 I 1I Uo Ui a b d c R2  R