《传感器原理及应用》课程教学资源（PPT课件讲稿）传感器复习课

传感器复习课

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第二章 电桥平衡条件:相邻两臂电阻的比值应相等,或 相对两臂电阻的乘积相等 RI R2 UO R3 R4 空载输出直流电桥 R RR-RR U/( R U R1+R2R3+R4(R1+R2)(R3+R4)

第二章 电桥平衡条件：相邻两臂电阻的比值应相等, 或 相对两臂电阻的乘积相等。 U R3 R2 R4 R1 U0 空载输出直流电桥 1 3 1 4 2 3 0 1 2 3 4 1 2 3 4 ( ) ( )( ) R R R R R R U U U R R R R R R R R − = − = + + + +

(2)接负载R输出 R1 R2 戴维南定理 R①求负载两端的 R3 R4 开路电压及短路 内阻。 ②求流过负载电 流 R1 R, U R= R RR R+r2 r3+R R1+R2R3+R4 U RR4-R2R R0+RR(R+R2)(R3+R4)+RR2(R3+R4)+RR2(R+R2)

（2）接负载RL输出 R3 R2 R4 R1 RL 戴维南定理 ①求负载两端的 开路电压及短路 内阻。 ②求流过负载电 流。 1 1 2 3 3 4 0 1 2 3 4 1 2 3 4 1 4 2 3 0 1 2 3 4 1 2 3 4 3 4 1 2 ( ) ( )( ) ( ) ( ) k k L L L R R R R R R U U R R R R R R R R R U R R R R I U R R R R R R R R R R R R R R R = − = + + + + + − = = + + + + + + +

电桥的平衡条件与空载情况一样 平衡电桥负载一般接检流计,用于测未知电阻。 电桥接入电阻应变片时,即为应变桥。当一个桥 臂、两个桥臂乃至四个桥臂接入应变片时,相应的 电桥为单臂桥、半桥和全臂桥

电桥的平衡条件与空载情况一样。 平衡电桥负载一般接检流计，用于测未知电阻。 电桥接入电阻应变片时，即为 应变桥。当一个桥 臂、两个桥臂乃至四个桥臂接入应变片时，相应的 电桥为单臂桥、半桥和全臂桥

R1+△R1 R2 R+△R1R2-△R2 R3 R4 R3 R4 R+△R1「R2-△R2↑ UO R3-△R3R4+△R4

R3 R2 R4 R1+△R1 U R3 R2－△R2 R4 R1+△R1 U U0 R1+△R1 R2－△R2 R3－△R3 R4+△R4

不平衡输出电压 R R V=UC R+AR+R2 R +RsU △RR24 (R1+△R+R2)(R3+R4) R,△R R3 R +△Ax+k2+R RR R 设桥臂比n=R2/R1,分母中△R1/R可忽略。 由电桥平衡条件R2/R1=RR3 △R, U。=U7 (1+m)2R

不平衡输出电压 1 1 4 3 0 1 1 2 3 4 1 1 2 3 4 ( ) ( )( ) R R R R U U U R R R R R R R R R R  = − = +  + + +  + + 4 1 3 1 1 2 4 1 1 3 (1 )(1 ) R R R R U R R R R R R  =  + + + 设桥臂比n = R2 /R1 , 分母中ΔR1 /R1可忽略。 由电桥平衡条件R2 /R1= R4 /R3。 ( ) 1 0 2 1 (1 ) n R U U n R  = +

电桥电压灵敏度定义为 U △R, (1+n) (2-22) R 提高灵敏度的措施 ①提高供电电源的电压U。(在功耗允许的范围内) 2)n=1 R1=R2=R3=R4

电桥电压灵敏度定义为 0 2 1 1 (1 ) U U n K U R n R = =  + 提高灵敏度的措施 ① 提高供电电源的电压U。（在功耗允许的范围内） ② n=1 R1=R2=R3=R4 （2 -22）

n=1时,K为最大值 当R1=R2=R3=R时,电桥电压灵敏度最高,此时有 U△R1 4 R 4 电桥输出为 3A一=

n=1时, KU为最大值。 当R1=R2=R3=R4时, 电桥电压灵敏度最高, 此时有 1 0 1 4 4 u U U R U k R  = = 电桥输出为 0 4 U  = U K

(2)半桥电压灵敏度 试件上安装两个应变片,R1受拉,R2受压 接入电桥相邻桥臂,电桥输出电压为 △R,+R Uo=U( R3 △R,+R+R-△RR,+R 如果△R1=△R2,R1=R2,R3=R4,则得 U△R1 2 R1 结论:差动电桥消除了非线性误差,灵敏度比单 臂电桥提高了一倍。且具有温度补偿作用

（2) 半桥电压灵敏度 试件上安装两个应变片，R1 受拉，R2受压。 接入电桥相邻桥臂, 电桥输出电压为 1 1 3 0 1 1 2 2 3 4 ( ) R R R U U R R R R R R  + = −  + + −  + 如果ΔR1=ΔR2 , R1=R2 , R3=R4 , 则得 1 0 1 2 U R U R  =  结论：差动电桥消除了非线性误差，灵敏度比单 臂电桥提高了一倍。且具有温度补偿作用

(3)全桥差动电路 RR受拉应变,R2R3两个受压应变, 将两个应变符号相同的接入相对桥臂上 若△R1△R2=△R3=△R4,且R1=R2=R3=R4,则 △R,+R R,-△R △R+R1+R2-△R2R3-△R3+R4+△R4 △R, RU 结论:全桥电路电压灵敏度为单臂桥的4倍,消除 了非线性误差,且具有温度补偿作用

（3）全桥差动电路 R1R4受拉应变, R2R3两个受压应变, 将两个应变符号相同的接入相对桥臂上。 若ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4 , 且R1=R2=R3=R4 , 则 1 1 3 3 0 1 1 2 2 3 3 4 4 ( ) R R R R U U R R R R R R R R  + −  = −  + + −  −  + +  1 0 1 R U U R  = K U U = 结论：全桥电路电压灵敏度为单臂桥的4倍，消除 了非线性误差，且具有温度补偿作用