电测练习

一、 测量电桥的基本特性
u BD V K ( 1 2 3 4 ) 4
R1 A R4
B R2 C uBD D V R3
2．
相邻桥臂的电阻有大小相等、符号相反的变化，
或相对桥臂的电阻有大小相等、符号一致的变化，
则电桥的输出加倍，即电桥的灵敏度提高为原来的两倍。
一、 测量电桥的基本特性
温度自补偿应变片法—— 通过对应变片的敏感栅材料和制造工艺上采取各种措施，使 K、
丝 、 构 、 丝 几个系数互相配合，当应变片在一定的温度范围
内时，使 Rt 0 。 常用于中、高温下的应变测量。
桥路补偿法——
工作片
B
补偿片
R1 C uBD R3 R1 R2
1．补偿块法 2．工作片法 A R4
桥臂的应变就等于单个应变计的应变值； 2、并联后的桥臂电阻减小，在通过应变计的电流不超过最大 工作电流的条件下，电桥的输出电流可以相应地提高n倍。
§3-3 测量电桥的应用
B
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱP R2
补偿块
R1
P A
R1
R2 C D R
R
方法：最简单的方法是半桥补偿块补偿 缺点：不能消除偏心弯矩引起的附加应变 以下介绍另两种方法：
u BD V K ( 1 2 3 4 ) 4
R1 A R4
B R2 C uBD D V R3
3．
若相邻桥臂的电阻有大小相等、符号相反的变化， 而相对桥臂的电阻有大小相等、符号相同的变化，
则电桥的输出将增加三倍，即电桥的灵敏度提高为原来的四倍。
R R
R

R
R R
R2 RT R2t R4 RT R 4t
所以 u V ( RT R1t RT R2t BD 4 R R RT R3t RT R4t V R ) [4 T ] R R 4 R
1
E 1 2 ( 1 1 ) E 1 1
Rb , R4, R3 l
R T M t
R1(R4) O R2(R3) z Ra (Rb)
45˚ 逆 y 轴 方 向
x
45˚
R T M t
R T M t
R T M t
4 3
Ra
A 半桥
1
2
对应的应变和应力为
Rt / R E t E t E 丝t E( 构 丝 )t K K
Rt / R E t E t E 丝t E( 构 丝 )t K K
例如：粘贴在钢试件上的康铜丝应变片，当温度变化1 0C
时的温度应力。
布片方案 B
R1 Rb
B C A
R2
C
R4
D 全桥
R3
全桥
64l r2 1 2 3 4
F
d E
3
r
1
b y a
C Ra , R1, R2
z A
B
F
4 T
因为
O
T

所以
2 2G T 16Fz 3 2GWP 2Gd 3 2Gl r2 d G z r2 E r1 32F
b
R R 2 M
r 1 a b
y
a
C Ra , R1, R2
z A
观察应变计
B F x
Ra M t Rb M t M M 因为 M
O z
Rb , R4, R3 l
R1(R4) O R2(R3) z Ra (Rb)
45˚ 逆 y 轴 方 向
三、 平面应力状态下的测量（主应力方向已知） B T R3 R2
A
1
450
R1
max
R4
R1
T
3
A R4 D
R2 C R3
各桥臂应变片阻值变化为：
1 3 max
R1 RT R1t R3 RT R3t
由于 R R R R 1t 2t 3t 4t
P
P
P 仪
P
P
B R1 A R2 C D R3
仪 p 1
M P
M P
R4
W
仪
2
?
T P
T
T
P
仪
2
?
测拉应变
P M M
A
P
B
p 仪
C
测拉应变
P T
R4 D
R3
P T
B
V
仪 p 1
测弯曲应变
M T M T
A R4 D V R1
R2 C R3
测量电桥的特性及应用
测量电桥的基本特性和温度补偿
一、 测量电桥的基本特性
u BD V K ( 1 2 3 4 ) 4
R1 A R4 D V B R2 C uBD R3
1．
相邻桥臂的电阻有大小相等、符号一致的变化， 或相对桥臂的电阻有大小相等、符号相反的变化， 不影响电桥的输出。
由于 所以
R1t R2t R3t R4t
? u BD V ( RP RW RK R1t RP RW RK R2t 利用此布片能否测量拉应变或弯曲应变， 4 R 怎样接桥，应注意什么问题； R RP RW RK R3t RP RW RK R4t V RK ) [4 ] ? 设计测量拉应变或弯曲应变时最简单 R R 4 R 的布片和接桥。 仪器读数为扭转引起的真实应变数的四倍。

R
( )
R
二、 温度影响及补偿方法 （一）、温度影响
1．当环境温度变化 t 0C 时，由于敏感丝栅材料的电阻温度系数 丝 而产生的电阻相对变化为
R1t 丝 t R
0 2．当环境温度变化t C 时，由于敏感丝栅材料和被测构件材料的膨胀
系数不同应变片被迫拉长或缩短，而产生一定的附加应变，其值为
P R1 R2 R1 P A R4
B R2 C D R3
M=Pe
R3
R4 M=Pe
各桥臂应变片阻值变化为：
R1 RP RW R1t
R3 RP RW R3t
由于
R2 RP RW R2t
R4 RP RW R4t
R1t R2t R3t R4t
2、并联接线法
R R1 n
R1
1
B R1 A R D R2 C
1 R1 1 R K 1
结论：
1 1 R1 Rn 1 1 1 Rn 1 R1 R K n
1
R
1、当同一桥臂中所有应变计的电阻改变量都相同时，桥臂应 变为；
由于 所以
R2 R2 t
R1t R1t R2t R2t
u BD
V RP RW R1t RP RW R1t R2t R2t V RP 4 2R 4 R
思考?：如何测偏心距e。
消除了偏心影响。
二、全桥四片测拉（压）
R R

R
R R
R R

R
R
R
R
( )
R R R
0
(2 )

R
( )
R R
R
R

(2 )
R R
R
R
R R
?
( )
R R R R

R
R

R R
(4 )
R R
R
R R
仪 T 4
max 1
Ed 3 T max WP 1 16(1 )
四、 组合变形时某种应变成份的测量
各桥臂应变片阻值变化为： M P R4 B R1 A R4 D R2 C R3 R1 T R3 R2
A
M T
P
R1 RP RW RT R1t R2 RP RW RT R2t R3 RP RW RT R3t R4 RP RW RT R4t
附 构t 丝t
式中：
构 ——构件材料的线膨胀系数
丝 ——敏感丝栅材料的线膨胀系数
R1t 丝 t R
相应的电阻变化为
附 构t 丝t
R2t K ( 构 丝 )t R
温度变化产生的总相对电阻变化为
Rt 丝t K ( 构 丝 )t R
E 200 GPa
丝 15106 / oC
丝 20106 / oC
构 11106 / oC
K 2
200 103 t 20 106 1 200 103 (11 15) 106 1 2 1.2 (MPa)
（二） 、补偿方法
b
z A x
B
F
O
3、画出应变计布片图和测量组桥图。 4、给出应变仪读数 r 与待测数据 的关系式及其分析推导过程。
1、布片、组桥 2、分析推导 y a
C Ra , R1, R2
b z A
B
F
Ra M t Rb M t
O
Rb , R4, R3 l
x
z
R1(R4) 45˚ 逆 y 轴 方 向
R1 R2 D V
R2
补偿块
2 1
灵敏度提高一倍 注：应变片灵敏系数相同、 粘贴工艺相同、材料相同
§3-2 电阻应变计在电桥中的接线方法
目的：