第三章 应变仪ppt课件

Z1Z3 Z2Z4
R1R3 R2R4 C2R3 C1R4
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将
Zi (RiRi)j(Ci1Ci)
代入（3－1）式中， 并考虑：
VDB E(R 1R 1R R 3 2)R (R 3 2R 4R4)
R1R2R3R4
CR 0
(3 1)
引入
C0
C1
C2 2
CC2C1
可得 R1R1R1 时的输出电压：
效电阻
R3'
R3Rc R3 Rc
A
GC
R4
R3
D
Rc
可以解出
Rc
R3 (1K) K
注意Rc与K有关，一般按K=2.00标定出一系列的 Rc。如：ε＝100，300，500，1000，3000，等
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其它部分： 载频振荡器、 稳压电源 输出：高、低阻，以适应不同记录器 衰减装置
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1
2
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国 外 数 据 采 集 系 统
清华
P91 2
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3-6 电位计式电路
R1
如右图 V E R2
E
R1 R2
R2
R1称为镇流电阻，一般有
R1/R2=r=9 也可导出类似结论。
特点：高频相应极佳。
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C R3
零位读数，有：V测＝V读，若 E1＝E2 ，
则：
E1K11E2K2仪
1
K2 K1
仪2K.010仪
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也有：为有：ε1=ε仪 而调整 ：
E2
K1 K2
E1
此即老式应变仪的灵敏系数调整
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3、幅度调制 对交变电压
•
EEmasx int
正、负应变时：
E V •测 1• K EmaK xsi nt
4
4
E V •测 1•K ()E ma K xsin t()
4
4
正、负应变时分别与载波信号同相和反相
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4、相敏检波器
与载波同相和反相分别对应 正、负应变
测量桥可看作应变调制器， 相敏检波器则是解调器。
能检出应变的大小、正负
•
U E • 4 [ R R 2 R 2 C 0 C j(R C C 0 R )( ] 1 2 R 2 C 0 2 ) 1
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•
U E • 4 [ R R 2 R 2 C 0 C j(R C C 0 R )( ] 1 2 R 2 C 0 2 ) 1
B
R1
R2
对全桥接法，
A
输出电压为：
R4
VE(R 1R2R3R4) 4 R 1 R2 R3 R4
E 4(K 1234)E 4K 仪
GC
R3 D
•
E
(38)
其中应变仪 指示应变
仪1234
(39)
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一、半桥接法
轴向贴工作片，另外不 受力块上贴补偿片
仪1234 12 p
灵敏度没有提高，若正交贴片，有：
1234
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3-3 应变仪的基本工作原理
一、 静态电阻应变仪 直流放大式
早期和现在
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二、动态（静态)载波放大式应变仪
1、方框图
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2 、测量电桥
由应变计构成，可接 单臂、半桥、全桥；
含电容、电阻平衡电 路
输出为调幅波
读Leabharlann Baidu电桥
展开并注意：
R1R3 R2R4
(Ri )2 0 Ri
R1R2R3R4
等臂电桥
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可得
V E ( R 1 R 2 R 3 R 4 ) 1 [ 1 ( R 1 R 2 R 3 R 4 ) 1 4R 1 R 2 R 3 R 4 2R 1 R 2 R 3 R 4
eVVE 4(K 1234)1 () 1E 4(K 1234)
V
E 4(K 1234)1 () 1
K≈2
1111 K2(12 3 4)
1
则：
e1234
四片误差更小：正负应变抵消
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2、交流电桥
在交流激励下，电容表现出 复阻抗
Z(1 jc)1
R
以Zi代替Ri即可得类似表达式，取半桥， 平衡条件成为两个：
双电桥电路，静态应 变仪独有：零位测量
优点：误差小，与电 压、放大倍数无关。
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B
设：有ε1。测量应变桥输出电压
R1 A
R2 C
V测
1 4
E1K11
D
调整读数桥，使其平衡，则有：
R4
R3
R1
R2
V 读 1 4E （ 2 R R 2)读 1 4E2K 2仪 A R4
4、超动态应变仪 适用于10 KHz以上，冲击、爆炸等 Y6C－9
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5、遥测应变仪
用于回转、运动件测量
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3－2 应变仪工作原理
3-2-1电桥测量电路 由应变片灵敏系数
K R R
x
有
测出 R R
1 R
KR
即可
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电桥接法续表
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例题 拉、弯、扭复合作用的圆 轴
Rd
Rc
Rb
Ra
Rb Ra
apMT M 仪1234
bpMT M cpMT M
有：
仪 4MT
d pMT M
MT
仪
4
2020/8/4 若求P或T之应变如精品何课件？
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其它形式的扭矩传感器（受弯型）
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国 产 静 态 数 字 应 变 仪
清华 张如 一 P90
1234
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数据采集系统（例）
利用计算机，完成模数转换、采集、计算处理直接 获得最终结果
如：1、冷端补偿，2、放大器，3、抗混叠滤波器，4、通道切换器， 5、自增益放大器，6、采样保持器，7、模数转换器，8、接口、定时 控制电路，9、计算机，10、显示器，11、打印机
第三章 应变仪
3-1 概述 一、分类
按被测应变频率 1、静态应变仪
YJ－5、YJ-18、YJ-25 YJ-26 YJ-29
2、静动态 YJD-1, YJD-17, YJD-27
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3、动态应变仪
适用于10 KHz以下 Y6D-3A, YD-15, TD-21, YD-28 必须配用记录仪
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（3-2） 式成为
VE( R 1 R 2 R 3 R 4) 4 R 1 R 2 R 3 R 4
VE4K (1234)
(3 2)
(33)
V
EK 4
仪
仪 ＝EVK41234
注意其关系：相邻则相反，相对则相同 3－2、3－3式都可运用
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线性化的误差
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等 5、应变计电阻值 60，120，300等 6、灵敏度：线性范围内输出电流（电压）与应变的比值 零点漂移 动飘
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应变仪的主要技术指标（清华 张如一P88）
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3-5数字应变仪和应变测量采集系统
数字应变仪
在原交流载波应变仪对输出信号进行A/D转换即成
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(3 1) 5
分子为零即平衡条件 R1R3R2R4
有应变时：
Ri Ri Ri
3-1式成为
V E (R 1 R 1 )R ( 3 R 3 ) (R 2 R 2 )R ( 4 R 4 ) (R 1 R 1 R 2 R 2 )R ( 3 R 3 R 4 R 4 )
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3-4 应变仪的主要技术指标
1、测量线数 2，4，6，8 2、测量范围±2000，10000，20000，100000 μm/m 3、工作频率范围：0～200，500：0～1.5，5，10，200K 4、应变计灵敏系数：大多为固定2.00，少数可调：1.8～2.6
4
1、直流电桥
开路，惠士顿电压桥 AB、AD压降
R1 A
B R2
GC
VABI12R1R1R 1R2E VADI34R4R3R 4R4E
R4
R3
D
E
DB输出电压
V D V B A V B A D E ( R 1 R 1 R 2 R 3 R 4 R 4 ) E ( R 1 R 1 R R 3 2 ) R R 3 2 ( R 4 R 4 )
仪 1 2 p p ( 1 ) p
p （1＋仪）
灵敏度提高了（1＋μ）倍
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二、全桥接法
拉伸，如图贴片、 接线
仪1234 132p
p
仪
2
灵敏度提高一倍。
纯弯梁当R1、R2为工作片时有类似结论
还可以消除互相的干扰
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U1
U2
U3
2、ΔC引起
• •
U E 242R2C0C(12)1
平衡后，C不 变，ΔC＝0
•
U 2 0
相位变化
•
U E •
34j(RCC0R)(12)1
载波放大应变仪中的输出端没有输出，但是占用 了放大器的工作范围，影响灵敏度、线性度
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实际应用
•
•
U
E R 4R
以上是单片，与直流桥一样
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3-2-2 电阻及电容平衡电路
电阻平衡
不平衡是绝对的，必须调整 电路构成 W1，Rs Rs约100倍R，即十几K
电容平衡
电路构成 W2， Cs 调整W2实现Cs的星型分配
电阻、电容平衡须反复调整多次
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3-2-3 电桥接法
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5、滤波器
相敏检波后信 号还含有载波 及其高次谐波 需要滤除，一 般用无源RC或 LC低通滤波器
6、载波振荡器 产生频率、振幅都稳定的载波电压信号
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7、标定电路
B
R1
R2
动态应变仪中没有读数电桥，而 有标定电路
在R3上并联一个大电阻Rc，其等
U1
U2
U3
分为三部分讨论
•
•
1、ΔR引起
•
E E
R(12)1
R
U1 4 R
4R
相对误差 e22R2C02
可用相对误差确定导线长度－－许可的C0， 一般10m以内可以
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•
U E • 4 [ R R 2 R 2 C 0 C j(R C C 0 R )( ] 1 2 R 2 C 0 2 ) 1
E( R 1 R 2 R 3 R 4)1 () 1
4R 1 R 2 R 3 R 4
1 1 1
E( R 1 R 2 R 3 R 4)1 ()
4 R 1 R 2 R 3 R 4
VE(R 1R2R3R4) 4 R 1 R2 R3 R4
(3 2)
用相同应变计使其具有相同的灵敏系数，即：
Ri Ri
K i