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1、同学们好！四川黄龙五彩池14.电桥输出公式直流电桥、交流电桥均适合：2电桥输出公式的使用前提条件：1）先决条件是：电桥起始是平衡的；2）无论各电阻如何变化，一定要在平衡点附近；3）仅发生微小变化；4）假定各桥臂电阻起始是相等的。由于，电桥输出公式又可写成:上式为电桥加减特性表达式。3★重要结论：相邻桥臂电阻（应变）变化，同号相减，异号相加；相对桥臂电阻（应变）变化，同号相加，异号相减。★电桥输出的八字原则:相邻相减，相对相加。4一、直流电桥1.直流电桥平衡条件电桥如图2-29所示,U为电源,R1、R2、R3及R4为桥臂电阻,
2、RL为负载电阻。5退出图2-29直流电桥6当电桥平衡时,Uo=0,则有R1R4=R2R3或（2-41）式（2-41）称为电桥平衡条件。这说明欲使电桥平衡,其相邻两臂电阻的比值应相等,或相对两臂电阻的乘积相等。72.直流电桥电压灵敏度R1为工作应变片，R2,R3,R4为电桥固定电阻，这就构成了单臂电桥。应变片工作时,其电阻值变化很小,电桥相应输出电压也很小,一般需要加入放大器放大。由于放大器的输入阻抗比桥路输出阻抗高很多,所以此时仍视电桥为开路情况。当产生应变时,若应变片电阻变化为ΔR,其它桥臂固定不变,电桥输出电压Uo
3、≠0,则电桥不平衡输出电压为8设桥臂比n=R2/R1,由于ΔR1/R1较小,分母中ΔR1/R1可忽略,并考虑到平衡条件R2/R1=R4/R3,则上式可写为（2-43）9电桥电压灵敏度定义为从上式分析发现:①电桥电压灵敏度正比于电桥供电电压,供电电压越高,电桥电压灵敏度越高,但供电电压的提高受到应变片允许功耗的限制,所以要作适当选择;②电桥电压灵敏度是桥臂电阻比值n的函数,恰当地选择桥臂比n的值,保证电桥具有较高的电压灵敏度。10由dku/dn=0求RU的最大值,得求得n=1时,ku为最大值。这就是说,在电桥电压确定后,当
4、R1=R2=R3=R4时,电桥电压灵敏度最高,此时有ku=11从上述可知,当电源电压U和电阻相对变化量ΔR1/R1一定时,电桥的输出电压及其灵敏度也是定值,且与各桥臂电阻阻值大小无关。3.电桥的非线性误差由式（2-43）求出的输出电压因略去分母中的ΔR1/R1项而得出的是理想值,实际值计算为12非线性误差为δ=如果是四等臂电桥,R1=R2=R3=R4,则δ=对于一般应变片来说,所受应变ε通常在5×10-3以下,若取KU=2,则ΔR1/R1=KUε=0.01,代入上式计算得非线性误差为0.5%;若Ku=130,ε=
5、1×１0-3时,ΔR1/R1=0.130,则得到非线性误差为6%,故当非线性误差不能满足测量要求时,必须予以消除。13为了减小和克服非线性误差,常采用差动电桥如图2-29(c)所示,在试件上安装两个工作应变片,一个受拉应变,一个受压应变,接入电桥相邻桥臂,称为半桥差动电路,该电桥输出电压为若ΔR1=ΔR2,R1=R2,R3=R4,则得Uo=由上式可知,Uo与（ΔR1/R1）呈线性关系,差动电桥无非线性误差,而且电桥电压灵敏度ku=U/2,比单臂工作时提高一倍,同时还具有温度补偿作用。若将电桥四臂接入四片应变片,如图2-29（d
6、）所示,此时全桥差动电路不仅没有非线性误差,而且电压灵敏度是单片的4倍,同时仍具有温度补偿作用。14二、交流电桥根据直流电桥分析可知,由于应变电桥输出电压很小,一般都要加放大器,而直流放大器易于产生零漂,因此应变电桥多采用交流电桥。当采用交流供桥载波放大时,应变电桥也需交流电源供电。应变电桥各臂一般是由应变计或无感精密电阻组成,是纯电阻电桥。但在交流电源供电时,需要考虑分布电容的影响,这相当于应变计并联一个电容(如图2-30所示)。此时桥臂已不是纯电阻性的,这就需要分析各桥臂均为复阻抗时一般形式的交流电桥。交流电桥的一般形式如图
7、2-30所示,其中Z1,Z2,Z3,Z4为复阻抗。其电源电压,输出电压均应用复数表示。输出电压的特性方程为15退出图2-30交流电桥16所以平衡条件为或设电桥臂阻抗为17上列各式说明:交流电桥的平衡条件与直流电桥的不同,需要满足两个方程式,即必须不仅各桥臂复阻抗的模满足一定的比例关系,而且相对桥臂的幅角和必须相等。182.交流应变电桥的输出特性及平衡调节交流电桥的初始状态是平衡的。当工作应变片R1改变ΔR1后，引起Z1变化ΔZ1，可算出：略去分母中的ΔZ1/Z1项，并设初始Z1=Z2，Z3=Z419举例说明，如图2-3
8、0所示20式中C1、C2表示应变片引线分布电容,由交流电路分析可得要满足电桥平衡条件,即=0,则有Z1Z4=Z2Z3取Z1=Z2=Z3=Z4，可得21整理得其实部、虚部分别相等,并整理可得交流电桥的平衡条件为:及22对这
