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4、应用举例 例2-11 筒形结构的称重传感器 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 可排除载荷偏心或则向力引起的干扰 F 1－温度补偿电阻；2－接线板；3－组合应变片 平膜式压力传感器 4－膜片；5－连接管 * * §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 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 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 ABC： ADC： 电桥平衡条件： 桥臂比： 线性部分： 非线性部分： 讨论： 全等臂电桥 半等臂对输出端对称电桥 线性部分： （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” ① 一个桥臂R1工作， ② 两个相邻桥臂工作， ③ 两个相对桥臂工作， ④ 全臂工作， 重要结论： 当相邻桥臂为异号或相对桥臂为同号的电阻变化时，电桥的输出可相加； 当相邻桥臂为同号或相对桥臂为异号的电阻变化时，电桥的输出应相减。 可理解为电桥输出的八字原则： 相邻相减，相对相加。 例2-4： 分析桥路补偿块法进行温度补偿的原理 解： 例2-5 解： 例2-6 利用全桥测量提高灵敏度并实现温度补偿。 解： 2、功率输出桥的输出特性 输出功率最大的条件： （1）全等臂电桥 （2）半等臂对输出端对称电桥 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 平衡条件 或 三、交流电桥及其平衡 1、交流电桥平衡条件 （1）电阻调平法 2、交流电桥的调平方法 ① 串联电阻法 ② 并联电阻法 （2）电容调平法 ① 差动电容法 ② 阻容调平法 四、电阻应变仪 1、分类 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 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 §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 ① 应用和测量范围广 ② 精度和灵敏度高 ③ 频率响应特性好 对复杂环境的适应性强 商品化 ④ ⑤ 2、缺点 ① 大应变下的非线性 ② 信号弱、采用屏蔽措施 ③ 不能测应力梯度的变化 0.1%~0.01% 几十~上百KHz 二、应变计的使用 1、应变计的型号代号 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 例2-9 裂纹探测应变计 电阻丝并联组成 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 粘贴在正负应变最大区 （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：120Ω 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 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 准备 涂胶 贴片 复查 接线 防护 * 类 别 测量应变信号 测量频率范围 静态电阻应变仪 静态应变 0 ~ 15Hz 静动态电阻应变仪 单点动态应变测量 200Hz 动态电阻应变仪 周期或非周期动态应变 多通道 5KHz 超动态电阻应变仪 动态应变：爆炸、高速冲击 几十KHz 遥测应变仪 无线电传输信号原理 测量旋转体、运动件 符 号 代表意义 举 例 B 应变计类型 箔式（B）、丝绕式（S）、短接式（D）、半导体式（i）、特殊用途（T） X 基底材料种类 纸（Z）、环氧类（H）、聚酯类（J）、酚醛类（F） 120 标称阻值（单位：Ω） 60、120、200、350、500Ω 3 应变计栅长（单位：mm） 1、3、5、8、12、20、50mm CA 敏感栅