CH5信号调理处理和记录PPT课件

07.01.2021
2
1. 直流电桥
b
R1 I1
a I2
R4 d
ui
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R2 c
R3
电 桥(2/19)
I1
ui R1 R2
uo
I2
ui R3
R4
3
电 桥(3/19)
(1) 电桥输出电压
uo uab uad I1R1 I2R2
( R1 R1 R2
R4 R3 R4
)ui
的影响。试画出应变片的粘贴位置与电桥的连接方式图。
F
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9
F R1 R2 R1
轴向粘贴位置如何考虑？
电 桥(9/19) ey
ex
10
电 桥(10/19)
解:力F使悬臂梁产生纯弯曲变形，温度使梁产生拉伸变形
在 F 的 力 作 R 1 用 R 1 D R 1 ;下 R 2 R 2， D R 2
d
R4 m DR4
R3 ±DR3
d
ui
ui
ui
(a) 半桥单臂
(b) 半桥双臂
(c) 全桥
直流电桥的连接方式
5
电 桥(5/19)
(3) 电桥的灵敏度
如电桥开始处于平衡状态,当各桥臂电阻发生微小变化时电桥 失去平衡,其输出为
u o ( ( R R 1 1 D D R R 1 1 ) R R ( 3 2 D D R R 3 ) 2 ) ( R R ( 3 2 D D R R 3 2 )R R 4 ( 4 D D R R 4 4 ) )u i
电 桥(13/19)
另外：轴向粘贴在变形最大的位置，可得到最大的灵敏度。 由如下两等式可以求出力F
DR k
R
E
6Fl0 b h2E
F 1 DR bh2E 6 R kl0
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2.交流电桥
电 桥(14/19)
在已知输入电压及电阻的情况下，电桥可以通过输出电压 的变化测出电阻的变化值。当输入电源为交流电源时，上 述等式仍旧成立。
一般DR很小，即DR<<R，又由于电桥开始时平衡，即
R1R3 R2R4
所以
u o (R 1 R 1 R R 2 2 )2(D R R 1 1 D R R 2 2 D R R 3 3 D R R 4 4)u i
6
电 桥(6/19)
实际使用中，为了简化桥路设计，同时也为了得到电桥的最 大灵敏度，往往取桥臂电阻相等，即
R1R3 (R1 R2
R2 )(R3
R4 R4
)
ui
(2)电桥的平衡条件
R1R3 R2R4
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4
电 桥(4/19)
b
R1 ±DR1
a
I1
I2
R2
c
R4
R3
d
R1 ±DR1
b R2 m DR2
R1 ±DR1
b R2 m DR2
uo a
I1
I2
c uo a
I1
I2
c uo
R4
R3
单第击5章此处信编号调辑理母、版处标理和题记样录式
Signal Condition, Process and Record
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– 第5.1二电级桥(Bridge Circuit)
• 第三级 5.2 调– 制第四与级解调(Modulation and Demodulation) 5.3 滤波»器第(W五a级ve Filter)
F 且DR1 DR2
在温度的 R 1 R 作 1DR 用 1 ； R 2 下 R 2 ， DR 2
且DR1 DR2
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11
电 桥(11/19)
F
R1
R2
ey
R1
ex
uo 4uR i DR1 DR1(DR2 DR2 )
ui (2DR) ui DR
4R
2R
D R 1D R 2D R
R 1R 2R 3R 4R 0
若 D R 1 D R 2 D R 3 D R 4 D R 0
半桥单臂接法:
uo
DR0 4R0
ui
DR 0 R 0
半桥双臂接法:
uo
DR0 2R0
ui
R 1 R 1 D R 1 ,R 2 R 2 m D R 2
全桥接法 :
07.01.2021
uo
DR0 R0
ui
(1) 电桥平衡条件
• 把电容、电感写成矢量形式时，电桥平衡条件式可改写为
Z 1Z3Z2Z4
写成复指数形式
Z i Ziej1
电桥平衡条件为
Z 1 Z 3 ej(1 3) Z 2 Z 4 ej(2 4)
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电 桥(15/19)
此式成立的条件为等式两边阻抗的模、阻抗角相等，即
Z11Z33
b
c uo
d
ui
电感电桥
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18
3)具有电阻、电容平衡的交流电阻电桥
Z2Z4
2 4
因此，交流电桥需要两只旋钮调平衡，一只用于调整阻抗 的模，一只用于调整阻抗角。
交流电桥有不同的组合，常用的有电容、电感电桥，其相 邻两臂接入电阻，而另外两臂接入相同性质的阻抗，例如 都是电容或电感。
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16
电 桥(16/19)
b
b
a
c uo
a
c uo
d
d
ui
(a) 电容电桥
5.4 信号的指示和记录装置 (Indication and Record Equipments of Signal)
07.01.2021
返1回
电桥:
5.1 电 桥
(Bridge Circuit)
将电阻、电感、电容等参量的变化变为电压或 电流输出的一种测量电路。
分类:
按照激励电压的性质，分为直流电桥和交流电桥；按 照输出方式，分为不平衡桥式电路和平衡桥式电路。
ui
(b) 电感电桥
交流电桥图
1)电容电桥的平衡条件
(R1j1C1)R3(R4j1C2)R2
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R
1
R
3
R2R4
R3 C 1
R2 C2
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2)电感电桥的平衡条件
(R 1 j L 1 )R 3 (R 4 j L 2 )R 2
a
R1R3 R2R4 L1R3 L2R2
电 桥(17/19)
DR1DR2 DR
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如果上述测试灵敏度不够,怎么办? 改成全桥。
F R1,3
R2,4
电 桥(12/19) ey
R1
R3
ex
uo
ui 4R
(DR1
Dபைடு நூலகம்1) (DR2
DR2 )
(DR3 DR3) (DR4 DR4)
ui R 07.01.2021
DR
灵敏度是半桥接法的2倍。
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R1R1DR1,R2R2mDR2， R3R3DR3,R4R4mDR4
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定义电桥的灵敏度
SB
uo DR0
R0
则三种接法的灵敏度比分别为1：2：4。
注意： •相邻两臂电阻增量符号相反； •相对两臂电阻增量符号相同。
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电 桥(7/19)
8
电 桥(8/19)
例:
如图所示，悬臂梁受力F作用，要求出F，并且要考虑温度