信号的调理与显示记录.ppt

电桥是将电阻、电感、电容等电参量的变化转换为电压或电流输出的一种测量电路。其输出既可用指示仪表直接测量，也可以送入放大器放大。由于电桥测量电路简单，具有较高的精确度和灵敏度，能预调平衡，易消除温度及环境的影响，因此在测量系统中被广泛采用。 当电桥输出端接入输入阻抗较大的仪表或放大器时，可视为开路，输出电流为零。此时桥路电流: 交流电桥平衡必须满足两个条件：相对两臂阻抗之模的乘积应相等，并且它们的阻抗角之和也必须相等，前者称为交流电桥模的平衡条件，后者称为相位平衡条件。 河南工业大学机电学院 第四章 信号的调理与显示记录 机械工程测试技术 掌握模拟信号放大电路原理 掌握信号调制解调原理 掌握信号滤波器工作原理 本章学习要求： 机械工程测试技术 第四章 信号的调理与显示记录 目的： 提高信噪比，将信号转换成便于处理、接收和显示的形式 本章内容： 机械工程测试技术 第四章 信号的调理与显示记录 测量电桥 信号的调制与解调 信号的滤波 信号的显示与记录 电桥有直流电桥和交流电桥之分。直流电桥是学习其它电桥的基础。 直流电桥主要用于电阻测量，有单臂电桥和双臂电桥两种。单臂电桥又叫惠斯登电桥，双臂电桥又叫凯尔文电桥。 §4.1 测量电桥-直流电桥 §4.1 测量电桥-直流电桥 R 1 R 3 R 4 R 2 u i u o I 1 I 2 a b d c §4.1 测量电桥-直流电桥 (2)电桥的平衡条件 (1) 电桥输出电压 (a) 半桥单臂 (b) 半桥双臂 (c) 全桥 在测试技术中，一般根据工作中电阻值参与变化的桥臂数分为半桥单臂、半桥双臂和全桥三种连接方式。 §4.1 测量电桥-直流电桥 §4.1 测量电桥-直流电桥 如电桥开始处于平衡状态,当各桥臂电阻发生微小变化时电桥失去平衡,其输出为 (3) 电桥的灵敏度 一般?R很小，即?RR，又由于电桥开始时平衡，即 所以 §4.1 测量电桥-直流电桥 实际使用中，为了简化桥路设计，同时也为了得到电桥的最大灵敏度，往往取桥臂电阻相等，即 （1）电桥输出电压可以反映被测量引起的电阻值变化； （2）电桥的和差特性； （3）提高供桥电压可以提高电桥灵敏度，但不能超过应变片允许通过的最大电流； （4）增大应变片的灵敏系数，可提高电桥的输出电压。 §4.1 测量电桥-直流电桥 半桥单臂接法: 半桥双臂接法: 全桥接法 : §4.1 测量电桥-直流电桥 定义电桥的灵敏度 则三种接法的灵敏度比分别为1：2：4。 注意： 相邻两臂电阻增量符号相反； 相对两臂电阻增量符号相同； 输入为电阻的变化率不是 。 §4.1 测量电桥-直流电桥 例1．悬臂梁受力 F 和 的作用，要求应变片测出引起梁弯曲的力 F，试画出应变片的粘贴位置与电桥的连接方式图。 解: §4.1 测量电桥-直流电桥 若要进一步提高电桥的灵敏度，可采用： §4.1 测量电桥-直流电桥 例2．使用电阻应变仪时，以下措施能否提高电桥灵敏度 半桥双臂各串联一片 2.半桥双臂各并联一片 解： （1）当半桥双臂各串联 一片应变片时： §4.1 测量电桥-直流电桥 串联后电桥灵敏度： 串联前电桥灵敏度： 所以此法不能提高电桥的灵敏度。 §4.1 测量电桥-直流电桥 解： （2）当半桥双臂各并联 一片应变片时： 并联后电桥灵敏度： 并联前电桥灵敏度： 所以此法不能提高电桥的灵敏度。 §4.1 测量电桥-直流电桥 上述电桥是在不平衡条件下工作的，它的缺点是当电源电压不稳定，或环境温度变化时，会引起电桥输出的变化，从而产生测量误差。因此，在某些情况下采用平衡电桥。 平衡电桥 设被测量等于零时，电桥处于平衡状态，此时指示仪表G及可调电位器H指零。 当某一桥臂随被测量变化时，电桥失去平衡，调节电位器H，改变电阻R5触电位置，可使电桥重新平衡，电表G指针回零。 电位器H上的标度与桥臂电阻值的变化成比例，故H的指示值可以直接表达被测量的数值。 交流电桥电路其激励电压采用交流方式，电桥的四个臂可以是纯电阻，也可以是包含有电容、电感的交流阻抗。若阻抗、电流和电压都用复数表示，则直流电桥的平衡关系式在交流电桥中也适用，即交流电桥平衡时必须满足 亦即 §4.1 测量电桥-交流电桥 电容电桥 电感电桥 §4.1 测量电桥-交流电桥 §4.1 测量电桥-交流电桥 1)电容电桥的平衡条件 c d b R3 a R1 uo ui I1 I2 R4 R2 C1 C2 (a) 电容电桥 §4.1 测量电桥-交流电桥 2)电感电桥的平衡条件 c d b R3 a R1 uo