应变计电桥(应变测量电桥)

1. 应变测量电桥

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，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]

电桥电路

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. 应变测量电桥的三种接法优缺点

应变片工作时.由于电阻值变化很小,电桥相应输出电压也很小,一般需要加人放大器进行放大.由于放大器的输人阻抗比桥路输出阻抗高很多,所以此时仍视电桥为开路.

当受应变时,若应变片电阻变化为△尺,其他桥臂固定不变,电桥输出电压 Uo举O,则电桥不平衡,设桥臂比n=RZ/R:,平衡条件尺2/R,二R‘/R:,则通过分析可以得出:电桥电压灵敏度正比于电桥供电电压,但供电电压的提高受到应变片允许功耗的限制;电桥电压灵敏度是桥臂电阻比值,:的函数,选择合适的桥臂比n的值,使电桥具有较高的电压灵敏度.

3. 应变测量电桥的和差特性

电桥的原理：当一电流表连接两个相对的接头，一电流表连接其余两个相对的接头。当电流表显示无电流通过，则此电桥处于平衡状态。

电桥是一种可以精确测量电阻的仪器。通用的惠斯通电桥电阻R1，R2，R3，R4叫做电桥的四个臂，G为检流计，用以检查它所在的支路有无电流。

非平衡电桥一般用于测量电阻值的微小变化，例如将电阻应变片（将电阻丝做成栅状粘贴在两层薄纸或塑料薄膜之间构成）粘固在物件上，当物件发生形变时，应变片也随之发生形变，应变片的电阻由电桥平衡时的Rx变为Rx+△R，这时检流计通过的电流Ig也将变化，再根据Ig与△R的关系就可测出△R，然后由△R与固体形变之间的关系计算出物体的形变量。用这种方法可测量应变、拉力、扭矩、振动频率等。

推论是：电桥平衡时，检流计所在支路电流为零，则有：

1）流过R1和R4的电流相同（记作I1），流过R2和R3的电流相同（记作I2）。

2）B，D两点电势相等，即

。因而有 I1R1=I2R3。

由于三个阻值已知，便可求得第四个电阻。测量时，选择适当的电阻作为R1和R2，用一个可变电阻作为R3，令被测电阻充当R4，调节R3使电桥平衡，而且可利用高灵敏度的检流计来测零，故用电桥测电阻比用欧姆表精确。

电桥不平衡时，G的电流IG与R1，R2，R3，R4有关。利用这一关系也可根据IG及三个臂的电阻值求得第四个臂的阻值，因此不平衡电桥原则上也可测量电阻。

4. 应变测量电桥半桥

电桥测量电路有：电桥包括直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥是一种比较式的测量仪器，主要用于测量电阻，其灵敏度和准确度都很高。它分为直流单臂电桥和直流双臂电桥两种。直流单臂电桥又称惠斯登电桥，它适用于测量1Ω～1MΩ的中阻值电阻。直流双臂电桥又称凯尔文电桥，它适用于测量低阻值（1Ω以下）的小电阻，如短导线电阻、大中型电机和变压器绕组的电阻等。

5. 应变测量电桥的三种接法分别为

应变测量中，惠斯通电桥电路用于将应变片的电阻变化转换为电压输出。最简单的桥接方法是四分之一桥，其中一个桥臂为应变片，另外三个桥臂为标准电阻。应变片2条引出线可以用来连接应变仪。然而如果温度导致导线的电阻变化，桥路的热输出也会产生变化，影响测试结果。因此，仅当在测量过程中无温度变化或动态测量中可以忽略热输出的情况下，才会使用四分之一桥2线法。

考虑到温度影响，一般应采用三线法。采用这种方法，消除了由温度变化引起的导线的电阻变化的影响，同时导线对灵敏系数的影响可以减少到2线法的一半。所以我们推荐使用三线法，尤其在有温度变化的测量过程中或使用长导线

时。

6. 应变测量电桥电路

电桥电路的原理是:电桥电路是由四个二端元件接成四边形形成的电路结构。各边称为电路的桥臂。激励源接到桥臂的一个对角上,另一对接电桥的负载或电桥的输出检测电路。桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。