电桥测量电路(电桥测量电路的作用是把传感器的

1. 电桥测量电路的作用是把传感器的参数转换为的输出

灵敏度是电桥测量技术的一个重要指标，电桥的灵敏度可以用电桥测量臂的单位相对变化量引出输出端电压或电流的变化来表示。

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即:

Su=⊿Uo/(⊿R/R)或Si=⊿Io(⊿R/R)

分别表示电桥的电压灵敏度和电流灵敏度。

测量电桥的桥臂电阻一般都应该按最大灵敏度来选择。

电桥电路有单臂桥、双臂桥、全桥之分

1、单臂变化时⊿Uo=±0.25U·⊿R/R

2、两臂变化时⊿Uo=±0.5U·⊿R/R

3、四臂变化时⊿Uo=±U·⊿R/R

有上述计算式可知，测量电桥输出给放大器的电压大小，是由驱动电源电压U和桥臂电阻的相对变化量决定的，而且是正比关系。

由电桥灵敏度的公式可知，提高测量电桥的灵敏度，靠提高驱动电源电压和增加变化的桥臂即可达到。

2. 为什么在传感器测量电路中常用电桥电路

惠斯通电桥执行类似的功能，可用于静态和动态信号。惠斯通电桥功能的最佳可视化是将其看作连接到公共电压源的两个简单的分压器。如果这些分压器中的电阻值相等，则每个分压器中点的电压将相等。连接在这两个点之间的DC电压表将指示零电压，即使两个点都处于1/2激励电压的电压电位。组成分压器的任何一个电阻器的小变化将导致分压器的相对变化。

并在电压表上显示。由于在这些点仅存在应变产生信号，所以可以安装DC放大器代替电压计，并且产生高电平信号，而不管在这两个点处存在的大共模电压。

如果惠斯通电桥电路由4个相等电阻的应变计组成，这些应变计是无应变的，则称该桥为“平衡”，并且在桥输出端子处不存在输出电压。作为应变计的结构加载电阻，电阻增加或减小，导致电桥变得不平衡并产生成比例的信号。根据桥中每个量计的位置，电阻变化将从输出信号增加或减少。

3. 电桥测量转换电路的作用是将传感器

电阻应变效应是指金属导体的电阻在导体受力产生变形（伸长或缩短）时发生变化的物理现象。当金属电阻丝受到轴向拉力时，其长度增加而横截面变小，引起电阻增加。

反之，当它受到轴向压力时则导致电阻减小。电阻应变计与弹性敏感元件、补偿电阻一起可构成多种用途的电阻应变式传感器。

应变效应应用范围十分广泛，可测量应变、应力、力矩、位移、加速度、扭矩等物理参量。电阻式应变片应用模式有两种。

一是将应变片粘贴于弹性刚体上组成平衡电桥，然后接到转换电路，构成专用应变传感器；二是将应变片粘贴于被测物体上，然后接到专用应变仪直接读取应变量。

4. 如果测量系统的传感器由应变片和电桥转换电路组成

力传感器（force sensor） 将力的量值转换为相关电信号的器件。力是引起物质运动变化的直接原因。力传感器能检测张力、拉力、压力、重量、扭矩、内应力和应变等力学量。具体的器件有金属应变片、压力传感器等，在动力设备、工程机械、各类工作母机和工业自动化系统中，成为不可缺少的核心部件。

力传感器组成

力传感器主要由三个部分组成：

1---力敏元件（即弹性体，常见的材料有铝合金，合金钢和不锈钢）。

2---转换元件（最为常见的是电阻应变片）。

3---电路部分（一般有漆包线，pcb板等）。

力传感器分类

力能够产生多种物理效应，可采用多种不同的原理和工艺，针对不同的需要设计制造力传感器。力传感器主要有：

（1）被测力使弹性体（如弹簧、梁、波纹管、膜片等）产生相应的位移，通过位移的测量获得力的信号。

（2）弹性构件和应变片共同构成传感器，应变片牢固粘贴在构件表面上。弹性构件受力时产生形变，使应变片电阻值变化（发生应变时，应变片几何形状和电阻率发生改变，导致电阻值变化），通过电阻测量获得力的信号。应变片可由金属箔制成，也可由半导体材料制成。

（3）利用压电效应测力。通过压电晶体把力直接转换为置于晶体两面电极上的电位差。

（4）力引起机械谐振系统固有频率变化，通过频率测量获取力的相关信息。

（5）通过电磁力与待测力的平衡，由平衡时相关电磁参数获得力的信息。

如何提高力传感器精度——补偿

温度将会使4个应变片的应变信号（电阻）在相同方向和程度变化。

因为两个正向应变和两个负向应变被列入等式，因此温度将不会产生输出信号。

剩下微小的残余误差可以通过连接到惠斯通电桥上特殊的镍金属来进行修正。

另外，应变片需要进行温度对灵敏度的补偿 （TCS）。等温度变化时，材料的 E 模量 将会降低，导致产生应变。另外，应变片的灵敏度依赖于温度。在高温状况下电阻的补偿将产生更大的压降。这将降低惠斯通电桥的输出信号。

在负载状态下，线性误差 也将产生变化。这可以通过对弹性体材料和结构的优化以及选择精确的测量点来完成。

图中列出了补偿方法的总结。除了以上描述的 TKzero 和 TCS，也可以通过调整对线性和灵敏度进行补偿。

力传感器在汽车安全性能试验中的应用

说起多轴测力传感器，知道的人并不多。不过，很多人都在电视里看到过汽车碰撞实验，通过碰撞模拟人传感器的输出信号来评判汽车的安全性能。可以这么说，没有了多轴测力传感器，碰撞模拟人仅能充当橱窗里的模特，而不能真正发挥作用。

汽车安全碰撞试验的模拟人身上会装有测力传感器。

汽车安全性能实验中的测力传感器

在汽车安全实验室里，通常汽车厂家会进行安全性能的实验，让模拟人坐在汽车里，有意地发生碰撞，之后检测模拟人各个部位的加速度、载荷和变形，从而评定出汽车的安全等级。

模拟人大多采用金属与塑料制作，不仅具有和真人一样的外形，还有复杂的脊柱、肋骨和合成肌肉。最重要的是，模拟人身体上遍布着各种各样的多轴测力传感器，为技术人员分析汽车在碰撞瞬间的各项技术数据。一般来说，多轴测力传感器就通过安装在汽车碰撞模拟人的颈部、手部、腿部等不同部位上。

颈部受一定程度的力就会断，大腿受猛烈撞击会骨折等。对测力传感器采集到的各种受力数据以及假人的‘伤情’进行分析，汽车厂家就能据此评定出安全性能等级。

带有测力传感器的机器人磨削系统

5. 电阻式传感器的测量转换电路中常用的电桥的工作方式有

电学应变仪应用最广泛，它采用的电路可以是直流电桥式、交流电桥式或电位计式，应用最多的是交流电桥式电路并带有载波放大器的形式。采用交流电桥电路的应变仪由电桥、放大器、相敏检波器、滤波器、振荡器和电源部分组成。①电桥：将应变计的电阻变化转换成电压或电流信号,以便放大器放大。通常电桥由正弦振荡器供电,其频率为500赫～50千赫,较低频率的被测应变信号对较高的频率的电桥电压进行调幅，输出一个窄频带的调幅波信号。②放大器：对电桥输出的微弱信号进行不失真的放大，并以足够的功率去推动指示器和记录器。为提高放大器的稳定性，一般采用交流载波放大器，直流放大器仅用于超动态应变仪。③相敏检波器：将放大后的调幅波还原为被测应变信号波形，同时反映被测应变信号的方向，通常采用环形相敏检波器。④滤波器：滤除相敏检波器输出信号中的高次谐波分量，以获得理想的输出波形。⑤振荡器：产生一个稳定的振荡电压，作为电桥供电电压和相敏检波器的参考电压。电学应变仪灵敏度高、稳定性好。它所配用的应变计体积小，微型箔式应变计能测量工程上被看作一个“点”的小范围应变。

6. 交流电桥可作为哪些传感器的测量电路

大多采用不平衡电桥测量电路。

主要是因为半桥和全桥可以用两电阻应变互相作为温度补偿,灵敏度也会提高,根据弯曲桥路或泊松比桥路的不同,灵敏度也相应有提高,具体数值可参见公式。

另外在测量非均匀质材料的应变,或应变测点较多时,为避免测点间相互影响,采用1/4桥路的测量结果更准确.但1/4桥路只有一个电阻应变片,要另作温度补偿,否则测量结果会有误差。

7. 可以选用电桥作为测量电路的传感器包括()

　　做传感器物要学会基础物理学知识。　　电路，传感器的信号一般需要转化为电信号，电路知识必不可少，很多涉及电桥等等电路。传感器与检测技术是根据教育部高职高专培养目标和高职高专院校对本课程教学的基本要求进行编写，主要内容包括传感器技术基础、温度传感器、力传感器、光电传感器、图像传感器、霍尔传感器与其他磁传感器及应用、位移、物位传感器、新型传感器、传感器接口电路、智能传感器、传感器网络等。

8. 电桥测量电路的作用是把传感器的参数转换为的输出()

　　差动式电感传感器与是基于电桥工作原理；差动变压式电感传感器工作原理是直接输出信号。　　

1.相同点：自感式传感器与差动变压器式传感器相同点：工作原理都是建立在电磁感应的基础上，都可以分为变气隙式、变面积式和螺旋式等。　　

2.不同点：结构上，自感式传感器是将被测量的变化转化为电感线圈的电感值变化。差动变压器式电感式传感器是把被测量的变化转换为传感器互感的变化，传感器本身是互感系数可变的变压器。

9. 在传感器测量电路中,直流电桥和交流电桥

电容式传感器将被测物理量（如压力、位移、加速度等）转换成电量参数——电容，其测量电路就是将电容式传感器看成一个电容并转换成电压或其他电量的电路。因此，常用的测量电路主要有桥式电路、调频电路、脉冲宽度调制电路、运算放大器电路、二极管双T形交流电桥电路和环行二极管充放电路等。

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