测量电桥的特性及应用培训资料
测量电桥的特性及应
用
测量电桥的特性及应用
一、测量电桥的基本特性和温度补偿
在结构强度的实验分析中，构件表面的应变测量主要是使用应变电测法，即将电阻应变计粘贴在构件表面，并正确地接入测量电路，从而得到构件表面的应变。应变电测法的基本测量电路是电桥。测量电桥是由应变计作为桥臂，作用是将应变计的电阻变化转化为电压或电流信号。在测量时，将应变计粘贴在各种被测试件上，组成电桥，并利用电桥的特性提高读数应变的数值，或从复杂的受力构件中测出某一内力分量(如轴力、弯矩等)。 1. 测量电桥的基本特性
设电桥的四个桥臂接上应变计,电阻分别为1234R R R R R ====(见图一)，如果桥臂电阻改变1234R R R R ????、、、,则输出电压为：
03124
12344i u R R R R u R R R R ??
????=--+ ???
(1)
式中：0u 为电桥的桥压，i u 为电桥的输出电压。若四个桥臂上的应变计的灵敏系数均为K ，即
i
i R K R
ε?=，则输出电压： ()0
12344
i u u K εεεε=
--+ (2) 式中：1234εεεε、、、分别为应变计1234R R R R 、、、所感受的应变值。
应变仪的输出应变为：123404i
d u u K
εεεεε==--+ (3) 由式(3)可见，电桥有下列特性：
图一 电桥
(1) 两相邻桥臂上应变计的应变相减。即应变同号时，输出应变为两邻桥臂应变之差；异号时为两相邻桥臂应变之和。
(2) 两相对桥臂上应变计的应变相加。即应变同号时，输出应变为两相对桥臂应变之和；异号时为两相对桥臂应变之差。
应变仪的输出应变实际上就是读数应变，所以合理地、巧妙地利用电桥特性，可以增大读数应变，并且可测出复杂受力杆件中的内力分量。
2. 温度的影响与补偿
在测量时，被测构件和所粘贴的应变计的工作环境是具有一定温度的。当温度发生变化时，应变计将产生热输出t ε。显然，热输出t ε不包含结构因受载而产生的应变，即使结构处在不承载且无约束状态,t ε仍然存在。因此，当结构承受载荷时，这个应变就会与由载荷作用而产生的应变叠加在一起的输出，使测量到的输出应变中包含了因环境温度变化而引起的应变t ε，因而必然对测量结果产生影响。温度引起的应变t ε的大小可以与构件的实际应变相当，例如，当采用镍铬丝的电阻应变计粘贴在钢构件上进行应变测量时，如果温度升高 1℃，t ε即可达 70με 。因此，在应变计电测中，必须消除应变t ε，以排除温度的影响，这是一个十分重要的问题。测量应变计既传递被测构件的机械应变，又传递环境温度变化引起的应变。根据式（3），如果将两个应变计接入电桥的相邻桥臂，或将四个应变计分别接入电桥的四个桥臂，只要每一个应变计的t ε相等，即要求应变计相同，被测构件材料相同，所处温度场相同，则电桥输出中就消除了t ε的影响。这就是桥路补偿法，或称为温度补偿片法。桥路补偿法可分为两种，下面作简单介绍。 补偿块补偿法
此方法是准备一个其材料与被测构件相同，但不受外力的补偿块，并将它置于构件被测点附近，使补偿片与工作片处于同一温度场中，如图二所示。
图二
在构件被测点处粘贴电阻应变计1R ，称工作应变计（简称工作片），接入电桥的 AB 桥臂，另外在补偿块上粘贴一个与工作应变计规格相同的电阻应变计2R 称温度补偿应变计（简称补偿片），接入电桥的BC 桥臂，在电桥的 AD 和CD 桥臂上接入固定电阻R ，组成等臂电桥，如图二所示。这样，根据电桥的基本特性（3）式，在测量结果中便消除了温度的影响。 工作片补偿法
在同一被测试件上粘贴几个工作应变计，将它们适当地接入电桥中（比如相邻桥臂）。当试件受力且测点环境温度变化时，每个应变计的应变中都包含外力和温度变化引起的应变，根据电桥基本特性（3）式，在应变仪的读数应变中能消除温度变化所引起的应变，从而得到所需测量的应变这种方法叫工作片补偿法。在该方法中，工作应变计既参加工作，又起到了温度补偿的作用。如果在同一试件上能找到温度相同的几个贴片位置，而且它们的应变关系又已知，就可采用工作片补偿法进行温度补偿。具体应用参见下一节。在高温条件下，若用桥路补偿法已无法消除温度影响，则一般采用温度自补偿电阻应变计。这种应变计是用电阻温度系数为正值和负值的两种电阻丝串联或控制电阻温度而制成的应变计，当环境温度变化时，电阻增量相互抵消，使得减少以至不产生温度应变。
二、电阻应变计在电桥中的接线方法
应变计在测量电桥中有各种接法。实际测量时，根据电桥基本特性和不同的使用情况，采用不同的接线方法，以达到以下目的：1.实现温度补偿；2.从复杂的变形中测出所需要的某一应变分量；3.扩大应变仪的读数,减少读数误差,提高测量精度。为了达到上述目的，需要充分利用电桥的基本特性,精心设计应变计在电桥中的接法。根据不同的使用情况，各桥臂的电阻可以部分或全部是应变计。应变计在电桥中，常采用以下几种接线方法： 半桥接线法
若在测量电桥的桥臂 AB 和 BC 上接电阻应变计，而另外两臂 AD 和 CD 接电阻应变仪的内部固定电阻 R ，则称为半桥接线法（或半桥线路）。
对于等臂电桥1234R R R R ===，实际测量时，有以下两种情况：
（1）半桥测量
半桥测量接法如图三，电桥的两个桥臂 AB 和 BC 上均接工作应变计1R 和
2R 。另外两臂 AD 和 CD 接固定电阻R ，由于固定电阻因温度和工作环境的变
化而产生的电阻变化相同，即34R R ?=?,因而，34εε=。根据(3)式，应变仪的读数为：
12d εεε=- (4)
（2）单臂测量
单臂测量接法如图四，1R 为工作应变计，2R 为温度补偿应变计,3R 和4R 为电阻应变仪的内部固定电阻R 。工作应变计感受构件变形引起的应变为ε,感受温度引起的应变为t ε，温度补偿应变计感受温度引起的应变也为t ε。根据式(4),可得应变仪的读数应变为：
d εε=
(5)
全桥接线法
在测量电桥的四个桥臂上全部接电阻应变计，称为全桥接线法（或全桥线路）。对于等臂电桥，实际测量时，有以下两种情况：
(1)全桥测量
测量电桥的四个桥臂上都接工作应变计，如图五所示。工作应变计感受应变分别为1234εεεε、、、。根据式（3），应变仪的读数应变为：
1234d εεεεε=--+ (6)
(2)对臂测量
电桥相对两臂接工作应变计，另相对两臂接温度补偿应变计。设工作应变计感受构件变形引起的应变分别为1ε和4ε，感受温度引起的应变t ε，温度补偿应变计感受温度引起的应变也为t ε。即141234,,,,t t t t εεεεεεεεεε=+===+根据式(6),应变仪的读数应变为：
图三 半桥测量 图四 单臂测量
14d εεε=+ (7)
串联和并联式接线法
在应变测量过程中，可将应变计串联或并联起来接入测量桥臂，图六(a)为串联半桥线路，图六(b)则为并联半桥线路，也可以接成串、并联全桥线路。
(1)串联接法
设在AB 桥臂中串联了n 个阻值为R 的应变计(见图六(a)),则总阻值为
nR ,当每个应变计的电阻改变分别为'''12
n R R R ??????、、时，则： (
)
'''
'''
1211121111n n R R R R K R K nR n εεεε?????+?+?????===++??? ? ?????
(8)
由上式可知：
a) 串联接线后桥臂的应变为各个应变计应变值的算术平均值。这一特点在实际测
量中具有实用价值。
b) 当每一桥臂中串联的各个应变计的应变相同时，即''''12
n εεεε==???=时，则：
'1εε= (9) 它表明，当桥臂中串联的各个应变计的应变相同时，桥臂的应
变就等于串联的单个应变计的应变值。
c) 串联后的桥臂电阻增大，在限定电流下，可提高供桥电压，相应地使读
数应变增大。
(2)并联接线法
如果在AB 桥臂上并联n 个阻值为R 的应变计(见图六(b))，各应变计的
电阻该变量分别为'''
12
,n R R R ??????、、则桥臂电阻和桥臂电阻的改变量为： 1R R n
=
图五 全桥接线法 图六 串联和并联式接线法
(a) (b)
和
1'''121
111n
R R R R ?=
++???+???
桥臂应变则为
''
''12
31111
11
1111n R R R R R
K R K n
R ε?
?
?+++??? ????? ?
==
???? ? ?
?? ?
???
(10) 由上式可知：
a)当 同 一 桥 臂 中 并 联 的 所 有 应 变 计 的 电 阻 改 变 量 都 相 同 时 ，
即''''
12n R R R R ?=?=???=?=?,各个应变计的应变也均相同，设为'ε，则桥臂的应
变为：
''
11R K R εε???== ???
(11)
b)可见,当桥臂中并联的各个应变计的应变相同时，桥臂的应变就等于并联的单个应变计的应变值。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，这对于直接用电流表或记录仪器是有利的。
从以上分析可见，采用不同的布片方案的接桥方式，所得的读数应变是不同的，或者说被测试件的应变与应变仪的读数应变间的关系是不同。因此，在实际应用时，应根据具体情况和要求灵活应用。一般原则是在满足一定测量要求下，布片方案和接线方式尽可能简单并且能够得到较高的读数应变为宜。
三、测量电桥中的应用
在实际测量时，根据测量的目的和要求在构件上选择测点的位置。测点处粘贴的应变计，感受的是构件表面在测点处的拉应变或压应变。在很多情况下，这个应变可能是由多种内力因素造成的。在结构分析和强度计算中，常常需要在多种内力因素引起的应变中确定某一种内力因素产生的应变，而把其余
的应变排除。但是，应变计本身不会分辨它示值中的各应变成分，所以在应变测量中，我们必须根据测量目的，分析构件中的应力应变分布，合理选择贴片位置、方位以及贴片数量，利用电桥的特性，合理地把应变计接入电桥，以便在测量结果中排除不需要的成分，保留所需要的成分，并消除误差源的影响（如载荷、作用点、方向偏差的影响等），补偿温度效应，以尽可能高的灵敏度测出所需的被测量。 1.半桥接线法的应用 拉压应变的测量
测定图七所示受拉构件的拉伸应变。
下面列举两种方案： 单臂测量
在构件表面沿轴向粘贴工作片1R ,另在补偿块上粘贴温度补偿应变计2R (见图七),这是应变1ε中除有载F 引起的拉伸应变F ε外,还有温度变化引起的应变t ε，即
1F t εεε=+
而2ε中只有温度变化引起的应变t ε，即
2t εε=
按图七 (c)接成半桥线路进行半桥测量，应变仪的读数应变由式（4）得
()12d F t t F εεεεεεε=-=+-=
可以看出，这样布片和接线，可测出载荷作用下F 引起的拉伸应变，并且用补偿块补偿法消除了温度的影响。 半桥测量
在构件表面沿轴和横向分别粘贴应变计1R 和2R (见图七(b))，此时1F t εεε=+。
图七 受拉构件的应变测
而2ε中则有载荷 F 引起的横向应变F με-(μ为杆件材料泊桑比)和温度变化引起的应
变t ε，即
2F t εμεε=-+
按图七(c)接成半桥线路进行半桥测量，应变仪的读数应变由式（4）得
()()()121d F t F t F εεεεεμεεμε=-=+--+=+
故拉伸杆件应变为
1d
F εεμ
=
+ 由此可见，这样布片和接线，可以测出载荷作用下引起的拉伸应变，并且用工作片补偿法消除了温度影响。此外还可使读数应变增大()1μ+倍，提高了测量灵敏度。因此，在实际测量中经常采用半桥测量，而单臂测量一般在多点测量中应用。
扭转切应力的测量
测定图八所示圆轴的扭转切应力。
圆轴扭转时，表面各点为纯剪切应力状态，其主应力大小和方向如图八(b)所示，即在与轴线分别成45°方向的面上，有最大拉应力1σ和最大压应力3σ，且
13σστ=-=。在1σ作用方向有最大拉应变n ε，在3σ作用方向有最大压应变n ε-，它
们的绝对值相等。因此，可沿与轴线成45°方向粘贴应变计1R 和2R (见图八(a)),此时各应变计的应变为
1n t εεε=+
2n t εεε=-+
按图八(c)接成半桥线路进行半桥测量，则应变仪读数应变为
122d n εεεε=-=
故由扭矩作用在1σ方向所引起的应变为
1
2
n d εε=
图八 旋转切应力的测量 图九 弯曲应变的测量
测出n ε后，就很容易得到扭转切应力。根据广义胡克定律，并将1στ=和3στ=-代入，可得
()1311n E E
μ
εσμστ+=
-=
由此可得到
1n E
τεμ=
+ (12) 将上式中的E μ、改用剪切弹性模量G 表示，根据
()
21E
G μ=
+
得剪切应力为
2n G τε=
再将2n d εε=代入上式，便可得到扭转切应力
d G τε=
弯曲应变的测量
测定图九所示悬臂梁的弯曲应变。
梁弯曲时，同一截面上、下表面的应变，其绝对值相等，上表面产生拉应变M ε,下表面产生压应变M ε-，因此，可在被测截面的上、下表面沿杆件轴向各粘贴一个应变计(见图九a),此时各应变计的应变分别为
1M t εεε=+
2M t εεε=-+
按图九接成半桥线路进行半桥测量，则应变仪的读数应变按式（4）为
()()122d M t M t M εεεεεεεε=-=+--+=
故梁上表面贴片处的弯曲应变为
12
M d εε=
由此可见，这样布片和接线，可使应变仪读数应变为梁弯曲应变的两倍，提高了测量灵敏度。
弯曲切应力的测量
测定图十所示悬臂梁的弯曲切应力
悬臂梁承受横向力F 作用产生横力弯曲（图十(a)），在梁的中性层（即轴线）上是纯切应力状态，切应力为τ,见图十(b)。由应力分析得知：在与轴线成45°方向的面上只有1σ或3σ，并且
1στ= 3στ=-
如果沿着与轴线成45°方向贴片，则1σ在方向上有拉应变ε，在3σ方向有压应变ε-，
每个应变片的应变为
1t εεε=+ 2t εεε=-+
按图十(c)按成半桥线路，由式（4）求得应变仪的读数应变为
122d εεεε=-=
45°方向由于外载引起的线应变为
1
2
d ε
ε= (13)
根据广义胡克定律
[]1311E E
μ
εσμστ+=
-=
由此可得
21E
G τεεμ
=
=+ 将(13)式代入上式，可求得剪切应力为
d G τε=
图十 弯曲切应力的测
由于悬臂梁承受横力弯曲时，在梁的中性层（即轴线上的任意一点）上的应力状态，与圆轴扭转时，表面各点的应力状态相同，都是纯切应力状态。所以，切应力的测定方法也相似。
拉弯组合变形时的应变测量
测定图十一所示杆件承受弯曲和拉伸变形时的弯曲应变和拉伸应变。
该杆各点的应变由弯矩和轴向拉力共同产生，在上表面弯矩引起得应变和轴力引
起得应变相加，在下表面弯矩引起得应变和轴力引起得应变相减。
(1)测定弯曲应变M ε
在杆件的上、下表面沿轴向粘贴应变计12R R 、(见图十一(b)),并按图十一(b)接成半桥线路进行半桥测量。此时各应变计的应变为
1F M t εεεε=++ 2F M t εεεε=-+
应变仪的读数应变为
()()122d F M t F M t M εεεεεεεεεε=-=++--+=
故弯曲应变为
12
M d εε=
由此可见，这样贴片和接线，可以消除轴向力和温度变化的影响，测出仅由弯矩引起的弯曲应变。
(2)测定弯曲应变F ε
在杆件上、下表面粘贴两个工作应变计'''11R R 、,另在补偿块上粘贴两个温度
补偿应变片'''22R R 、，见图十一(c)，并将'''11R R 、与'''22R R 、分别串联起来，按图十
图十一 拉弯组合变形时的应变
一(d)接成半桥线路。此时各应变计的应变分别以'''11εε、、'''22εε、表示，它们各
自为
'1F M t εεεε=++ ''1F M t εεεε=-+
'
2t εε=
''2t εε=
因此桥臂 AB 和 BC 的电阻所感受的应变
'''
1112
F t εεεεε+=
=+ '''22
22
t εεεε+=
=
应变仪的读数应变按式（4）则为
12d F εεεε=-=
可见用这种方式贴片和接线，可以消除弯矩的影响，测出仅由轴向拉力引起的拉伸应变。此外，在测量中还利用补偿块补偿法消除了温度的影响。 2.全桥接线法的应用
拉弯扭组合变形时的扭转切应力测量
测定图十二所示圆轴在拉伸、弯曲和扭转组合变形时的扭转切应力。
对于这种情况，经常按图十二(a)贴片，并按图十二(b)接成全桥线路进行全
桥测量。这样既能消除弯曲、轴向力和温度变化的影响，又可增大读数应变，提高测量灵敏度。
若以F ε、M ε和n ε分别代表轴向拉力、弯矩和扭矩在被测点45°方向上引起的应变，则各应变计的应变分别为
图十二 拉弯扭组合变形时的扭转切应力测量
1F M n t εεεεε=+++ 2F M n t εεεεε=--+ 3F M n t εεεεε=+-+ 4F M n t εεεεε=-++
应变仪的读数应变按式（6）为
12344d n εεεεεε=--+=
因此仅由扭矩作用所引起被测点在45°方向的应变为
14
n d εε=
代入式（12），即可得到扭转切应力
2
d G τε=
材料弹性模量E 和泊桑比μ的测量
材料E μ、可以在试验机上作拉伸试验进行测定。由于试件可能会有初曲率，同时试验机夹头难免会存在一些偏心作用，使得试件两面的应变不相同，即试件除产生拉伸变形外，还附加了弯曲变形，因此在测量中需设法消除弯曲变形的影响。
(1)测量弹性模量E
图十三(a)为一拉伸试件，在其两侧面沿试件轴线y 方向粘贴工作应变计
14R R 、,另在补偿块上粘贴补偿片23R R 、,并分别将14R R 、和23R R 、接入相对两桥
臂，按图十三(b)接成全桥线路进行对臂测量。
若以F M εε、分别代表轴向拉伸和弯曲变形所引起的应变，则各应变计的应变为
1F M t εεεε=++
图十三 E μ、 的测量
23t εεε== 4F M t εεεε=-+
应变仪的读数应变按式（6）为
12342yd F εεεεεε=--+=
因此，由轴向拉伸变形引起的应变为
12
F yd εε=
可见在读数应变中已经消除了弯曲变形和温度变化的影响。 若试件载面积为 A ，则得到材料弹性模量
2F yd F E A
σεε=
= (2)测量泊松比μ
在图十三(a)所示的拉伸试件两侧面，沿与试件轴线垂直的x 方向粘贴工作应变计14R R 、,另在补偿块上粘贴补偿片23R R 、,分别将14R R 、和23R R 、接入对桥，并按图十三(b)接成全桥线路进行对臂测量。此时各应变计的应变为
()1F M t εμεεε=-++
23t εεε==
()4F M t εμεεε=--+
应变仪的读数应变为
12342xd F εεεεεμε=--+=-
再将测量弹性模量所得到的2F yd εε=代入上式，便可得到材料泊桑比为
xd
yd
εμε=
电桥的和差特性
实验六 电桥的和差特性 一、 目的 1．加深理解并验证电桥和差特性，为实测组桥打下基础。 2．掌握静态电阻应变仪全桥测量法。 二、 要求 使用YJD —1型静态电阻应变仪，按照所要求的六种全桥接线进行测量，比较其结果，以验证电桥和差特性分析的结论，电桥相邻两臂应变片有同号变化（应变）时输出电压为两者之差，异号为两者之和（简述为“邻臂同号相减，异号相加”），当相对两臂应变有同号电阻变化时输出电压为两者之和，异号为两者之差（简称为“对臂同号相加，异号相减”）。 三、 实验原理 根据图3—1等臂电桥的输出电压公式： R R R R R E U ) (4321?-?-?-?- =? 图3—1 等臂电桥工作情况 可知，通过改变桥臂应变片所受拉压应变情况以改变桥臂电阻变化情况，可使电桥的输出电压具有和差特性。 四、 需用仪器设备和工具材料 调压变压器 1台
YJD—1静动态电阻应变仪1套 贴好应变片的等强度梁2套 万用表1块 螺丝刀、连接导线等 五、实验步骤 1．按图3—2要求，选用标定梁上所贴应变片组成全桥接入应变仪，接好仪器连接线，检查仪器各开关处于初始位置，请知道教师检查合格后，接通电源，按静态应变测量方法进行仪器调整，直至加载测量。 2．按电桥单臂工作情况（图3—2），对标定梁加载一次（5牛），记下应变仪输出应变读数ε读（με）。 3．同理，如图3—3所示“邻臂同号”和“异号”两种要求，图3—4所示“对臂同号”和“异号”两种要求及图3—5所示“四臂异号”工作要求，分别接线和各加载一次（5牛），记录相应的仪器输出应变读数ε读（每次改变电桥接线时，选择开关均应旋到“A”上，改变后重新调整电桥平衡）。 所得数据填入下表： 接桥方法单臂邻臂同号邻臂异号对臂同号对臂异号四臂异号 输出ε读（ε） 与单臂比值 加载重量（牛） 4．请指导教师审查实验数据合格后，再关断仪器电源。 整理仪器及实验台。
五大核心工具培训内容
五大核心工具培训笔记 一、SPC（统计过程控制） 百分比很低、仍不满足需要水平时，导入PPM。并非针对整个过程都研究SPC，而只是针对特殊特性。这里的“过程”是指很小很小的过程（工位或者单一工件），其指标就是Cpk（而对大的“过程”，则用PPM即可） Cpk≥1.67≥Ppk：可接受；Cpk≤1.33：不可接受； PPM：120 “过程的呼声”：现场信息反馈（数量不够、缺陷存在等）。 变差的来源：就是“5M”（人、机、料、法、环）。变差存在是不可避免的，是客观存在的，不可怕。可怕的是超过工艺技术要求（如公差等）。 我们都知道，针对某产品而言：“质量越好，代价越高”（即在完全满足要求下生产即可）。全检并不能保证百分之百合格,一般在100PPM。若一段时间内均在动态分布范围内，则可减少检验量或检验人员；若某天突然分布在其外或较之前面有突变，则必须全检，增强过程检验。 标准差（δ）：决定了正态分布的宽度、高度，也就决定了其面积。 丰田的PFMEA很简单：总5分，而本田则复杂的多。通用与五大工具书上的要求和做法基本一致，而其他公司区别较大。其他公司都引用SPC的知识及要求，而SPC相对独立。 会产生变差的原因：普通原因和特殊原因。 普通原因：5M的持续影响（如连接盘的轻微偏芯、从齿扭曲变形、主齿外形渐大等）。 特殊原因：偶然的、非正常原因引起（在很短时间内发生，如忘记加油等）但特殊原因也并不仅发生一次（尽管他并不会永远、持续存在）。
⊿我们要把特因消灭掉，仅关注普因！ 方法：1、不经常变动岗位； 2、持续人员稳定而不流动； 3、不随意变换客户及产品…… T（公差）：≥1.67可接受；可控范围为1.33～1.67；≤1.33不可接受。 δ6 X—R图：取25组以上数据进行更客观（常用5个左右数据一组）。 通过X—R图：1.能反应特殊原因及其出现的时间； 2.做反应其分布分布宽度（6δ）； 3.能反应过程能力指数（ T）。 δ6 常用控制图类型：1.计量型数据。2.计数型数据。 分组中的样本（如5件产品）未受特因影响或全受特因影响。R值越小越好（R=0是最好的结果）。找出坏的原因是必须的！找出好的原因也很必要，后续加以利用（持续改进嘛）。 R值超上限，质量在恶化！ X值超上限，生产在恶化！ 越往中间集中是件好事情； 越往两边走，越不理想或必须马上整改 在取值测算Cpk时，应在一台设备上某一特定点，如冲床加工工件A（如图），取样时则必须在1号位取连续样，而不可将1、2、3、4、5各取一件分组评判。 （1）（2） （3） （4）（5） Cp：不考虑偏心而得的指标；
电桥实验
静态电阻应变仪操作及应变片组桥实验 1 实验目的 ⑴掌握静态电阻应变仪的使用方法； ⑵了解电测应力原理，掌握直流测量电桥的加减特性； ⑶分析应变片组桥与梁受力变形的关系，加深对等强度梁概念的理解。 2 设备仪器 ⑴50KN电子万能试验机一台； ⑵静态电阻应变仪一台； ⑶等强度测试梁一套。 3 实验原理 图2－１实验装置图 实验装置如图2－1，梁的厚h=11.65mm 、宽b（X）=X/9 ，在X=200mm和X=300mm 处梁的上下表面沿对称轴方向粘贴了四片电阻应变片Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4。电阻片阻值：120Ω，灵敏度系数：2.12，电阻片长：5mm。由这四个电阻片在静态电阻应变仪上接成不同的测量桥路进行测量可以熟练掌握应变仪的使用。 实验中，要明确电阻应变片和静态电阻应变仪的测量原理： ⑴电阻应变片测量原理 目前常用的箔式电阻应变片是用0.003~0.01mm高阻抗镍铜箔材经化学腐蚀等工序制成电阻箔栅，然后焊接引出线，涂上绝缘胶粘固到塑料基膜上。使用时，只须把基膜面用特制胶水
牢固粘贴到构件的测点处。这样当构件受力变形时电阻应变片亦随之变形，则电阻应变片的电阻值将发生改变。其特性关系为： ΔR/R 0∕ΔL/L 0=K 即是说，应变片电阻的改变率与长度的改变率的比为一常数K ，而长度的改变率ΔL/L 0=ε。 常数K 也称电阻应变片的灵敏系数，电阻应变片作为产品出厂时会给出K 、R 0、L 0 。 因此，只要有专门的电子仪器能测出应变片的电阻改变率ΔR/R 0，即可完成应力测量σ=E ε 这种专门的电子仪器已广泛应用，就是静态电阻应变仪。 ⑵静态电阻应变仪测量原理 静态电阻应变仪是依据惠斯顿电桥原理进行测量的。 惠斯顿电桥如图2－2所示： 图2—2 惠斯顿电桥 若在节点A 、C 之间给一直流电压V AC ，则B 、D 之间有电压输出V BD ，且V BD =（R 1R 3-R 2R 4）V AC /（R 1+R 2）（R 3+R 4），当R 1R 3=R 2R 4时，称电桥满足平衡条件，此时V BD =0，且由该电桥特性知当 R 1=R 2=R 3=R 4=R 时，电桥为全等臂电桥。 dV BD = 4 AC V （ΔR 1/R-ΔR 2/R+ΔR 3/R-ΔR 4/R ） 由于电阻应变片有ΔR/R=K ε，上式可写成： dV BD =K 4 AC V （ε1-ε2+ε3-ε4） 即是说电桥输出电压与四个桥臂上电阻应变片所产生应变的代数和成正比。即 4 dV BD /K V AB =（ε1-ε2+ε3-ε4） 令4 dV BD /K V AB =ε 则ε=（ε1-ε2+ε3-ε4）。 这便是静态电阻应变仪测量原理。同时，也表明了测量电桥的加减特性。利用电桥的加减特性可以根据不同的测量需求实现单臂、半桥、全桥等测量。要记住的是静态电阻应变仪 BD
电阻应变计在电桥中的接线方法
测量电桥的特性及应用 一、测量电桥的基本特性和温度补偿 在结构强度的实验分析中，构件表面的应变测量主要是使用应变电测法，即将电阻应变计粘贴在构件表面，并正确地接入测量电路，从而得到构件表面的应变。应变电测法的基本测量电路是电桥。测量电桥是由应变计作为桥臂，作用是将应变计的电阻变化转化为电压或电流信号。在测量时，将应变计粘贴在各种被测试件上，组成电桥，并利用电桥的特性提高读数应变的数值，或从复杂的受力构件中测出某一内力分量(如轴力、弯矩等)。 1. 测量电桥的基本特性 设电桥的四个桥臂接上应变计,电阻分别为1234R R R R R ====(见图一)，如果桥臂电阻改变1234R R R R ????、、、,则输出电压为： 0312412344i u R R R R u R R R R ?? ????= --+ ??? (1) 式中：0u 为电桥的桥压，i u 为电桥的输出电压。若四个桥臂上的应变计的灵敏系数均为K ，即 i i R K R ε?=，则输出电压： ()012344 i u u K εεεε=--+ (2) 式中：1234εεεε、、、分别为应变计1234R R R R 、、、所感受的应变值。 应变仪的输出应变为：123404i d u u K εεεεε= =--+ (3) 由式(3)可见，电桥有下列特性： (1) 两相邻桥臂上应变计的应变相减。即应变同号时，输出应变为两邻桥臂应变之 图一 电桥
差；异号时为两相邻桥臂应变之和。 (2) 两相对桥臂上应变计的应变相加。即应变同号时，输出应变为两相对桥臂应变之和；异号时为两相对桥臂应变之差。 应变仪的输出应变实际上就是读数应变，所以合理地、巧妙地利用电桥特性，可以增大读数应变，并且可测出复杂受力杆件中的内力分量。 2. 温度的影响与补偿 在测量时，被测构件和所粘贴的应变计的工作环境是具有一定温度的。当温度发生变化时，应变计将产生热输出t ε。显然，热输出t ε不包含结构因受载而产生的应变，即使结构处在不承载且无约束状态,t ε仍然存在。因此，当结构承受载荷时，这个应变就会与由载荷作用而产生的应变叠加在一起的输出，使测量到的输出应变中包含了因环境温度变化而引起的应变t ε，因而必然对测量结果产生影响。温度引起的应变t ε的大小可以与构件的实际应变相当，例如，当采用镍铬丝的电阻应变计粘贴在钢构件上进行应变测量时，如果温度升高 1℃，t ε即可达 70με 。因此，在应变计电测中，必须消除应变t ε，以排除温度的影响， 这是一个十分重要的问题。测量应变计既传递被测构件的机械应变，又传递环境温度变化引起的应变。根据式（3），如果将两个应变计接入电桥的相邻桥臂，或将四个应变计分别接入电桥的四个桥臂，只要每一个应变计的t ε相等，即要求应变计相同，被测构件材料相同，所处温度场相同，则电桥输出中就消除了t ε的影响。这就是桥路补偿法，或称为温度补偿片法。桥路补偿法可分为两种，下面作简单介绍。 补偿块补偿法 此方法是准备一个其材料与被测构件相同，但不受外力的补偿块，并将它置于构件被测点附近，使补偿片与工作片处于同一温度场中，如图二所示。 在构件被测点处粘贴电阻应变计1R ，称工作应变计（简称工作片），接入电桥的 AB 桥臂，另外在补偿块上粘贴一个与工作应变计规格相同的电阻应变计2R 称温度补偿应变计 （简 图二
测量电桥应用的试验
测量电桥应用的试验 一、实验目的：掌握测量电桥的应用，练习各种组桥并比较测量灵敏度。 二、实验原理： 通过应变片可以将试件的应变转换为应变片的电阻变化，通常这种变化是很小的。要实现测量，必须用适当的办法检测电阻值的微小变化。为此，一般是把应变片接入某种电路，使电路输出一个能模拟这个电阻变化的电信号。常用的电路有三种，即电位计、惠斯登电桥和双恒流源电路。 应变电桥一般采用交流电源，因而桥臂不能看作是纯阻性的，这将使推导变得复杂，对于直流电桥和交流电桥而言，其一般规律是相同的，为了能用简单的方式说明问题，我们分析直流电桥的工作原理。 （一）直流电桥 在图1-1中，设电桥各桥臂电阻分别为R 1、R 2、R 3、R 4，其中的任意一个都可以是应变片电阻。 图1-1 直流电桥 电桥的A 、C 为输入端，接上电压为U AC 的直流电源，而B 、D 为输出端、输出电压为U BD ，且 4411R I R I U U U AD AB BD ?=?= （a ） 由欧姆定律知 )((344211R R I R R I U AC +=+=）＝ 固有
3 44211R R U I R R U I AC AC += += ， 将I 1，I 4代入（a ）式经整理后得到 ) )((43214 231R R R R R R R R U U AC BD ++?= （1－1） 当电桥平衡时，U BD ＝0。由（1－1）式可得电桥平衡条件为 4231R R R R = （1－2） 设电桥四个臂的电阻R 1＝R 2＝R 3＝R 4，均为粘贴在构件上的四个应变片，且在构件受力前电桥保持平衡，即U BD ＝0，在构件受力后，各应变片的电阻改变分别为△R 1、△R 2、△R 3和△R 4，电桥失去平衡，将有一个不平衡电压U BD 输出，由（1－1）式可得该输出电压为 ) )(() )(())((4433221144223311R R R R R R R R R R R R R R R R U U AD BD Δ++Δ+Δ++Δ+Δ+Δ+?Δ+Δ+= 将（1－2）式代入上式，且由于△R 1?R 1，可略去高阶微量，故得到 )(4 44 332211R R R R R R R R U U AC BD Δ?Δ+Δ?Δ= 根据K R R /Δ= ε，上式可写成 )(4 4321εεεε?+?= K U U AC BD （1－3） 上式表明： 4 K U AC 为一常数，由应变片感受到得)(4321εεεε?+?，通过电桥可以线性地转变为电压的变化U BD 。只要对这个电压的变化量按应变进行标定，就可用仪表指示出所测量的)(4321εεεε?+?，即 4321εεεεε?+?＝仪 （1－4） 如果桥臂上只有AB 间接应变片，即仅R 1有一增量△R 感受应变ε1，则由式（1－2）和式（1－3）得到输出电压为 1114 4εK U R R U U AC AC BD =Δ= （1－5） 上式表明，与桥臂上四个电阻均为应变片时得到的应变相似，也可读出此时所测量的应变，即
利用电桥法测量电容
利用电桥法测量电容 与在水箱里储水的方式完全一样,电荷也可以被储存在一个被称为电容的装置里。在实际应用中,会出于不同的原因而利用电容器产生短而强的电流脉冲。尽管实际中应用的电容器有各种存在形式,但有一点是相同的,即它们都是由2块导电板或被绝缘体隔开的2块板子构成的。如果这2块板子之间有电势差,那么它们会带上等量异号的电荷,携带的电荷量与电压成正比。这是电容器的典型特征,这个恒定不变的比值即是电容器的电容。本实验的目的是探究电桥法测量电容并验证串、并联电容器的电容计算公式。 1 实验原理 电容器主要是由2块金属板构成的,它们用被称为电介质的一种绝缘材料隔开。这样的结构安排之所以能够储存电荷,是因为如果将电压源与2块板子相连,那么正电荷就会从一块板子流向另一块,同时使那块板子带上负电荷,此过程直到电介质内的磁场足够强以致阻止电流的进一步流动时为止。这时,一定量的电荷(一端为正,另一端为负)被分别储存在2块板子上,电势差等于它们之间的电源电压。电荷与电势差的比值是一个常数,称为电容器的电容,因此,C=Q/V。公式中,C表示电容,单位是法拉;Q 表示电荷,单位是库伦;V表示电势差,单位是伏特。值得注意的是:电容的单位实际上是库伦的平方/牛顿米,但它还是被称为法
拉,一方面是为了纪念迈克尔法拉第,另一方面是为了简洁方便。因为法拉这个单位太大,在现实中应用得很少,所以常常会用到微法拉(1法拉的百万分之一),也会经常用到皮法拉(亦称微微法拉,10-12F)。 当把电容器连接到交流电路中时,交替地充电和放电使电容器看起来像是通上交流电。交流电压和通过的电流之间的线性关系很像欧姆定律中电阻的特性。电压和电流之间的比值Xc被称作电容器的容抗。所以,可以用类似测电阻的方法来测容抗。然而,容抗是与电容有关的,即:Xc=1/(2×π×f×C)。公式中,Xc 表示电容的容抗值,单位是欧姆;C是电容值,单位是前面提到的法拉;f是交流电的频率,单位是转/秒(或赫兹)。所以容抗不同于阻抗,它取决于频率,当频率接近于0时,容抗趋向无穷大。这表明一个事实,即在直流电路中(f=0),电容器实际上是开路的。但是对于特定频率的交流电,电容器在许多方面就像电阻器。因此可以采用类似于惠斯登电桥电路(见图1a)的方法进行电容的测量。所不同的只是用电容器替代桥臂一侧的电阻器,用交流电源(本实验采用信号发生器)替代电池,用一个合适的交流电检测器(该实验使用耳机)替代检流计(图1b)。与惠斯登桥式电路比较,若用C1和C2替代R1和R2,那么用容抗 Xc1=1/(2×π×f×C1),Xc2=1/(2×π×f×C2)分别替代惠斯登桥式电路中对应的电阻,其等式变为 (2×π×f×C2)/(2×π×f×C1)=C2/C1=R3/R4。
惠斯登电桥原理及应用资料
惠斯登电桥的原理与应用 大学物理基础性实验 乐山电大幸荣安 【摘要】惠斯登电桥是大学物理基础性实验之一。教学辅导中发现，在理工科中，不同专业的学员，对惠斯登电桥原理的学习要求各不相同，有的专业学员对惠斯登电桥原理只作一般性了解和使用；而电子工程技术类的学员则作一般性了解和使用外，还要求对每一个原理在其它项目中的应用。本文对惠斯登电桥原理作了一般性的论证分析外，还对对惠斯登电桥原理在温度控制技术作了入门式讨论分析。 【关键词】惠斯登电桥交换测量法热敏电阻 这里介紹一种測量电阻值大小的方法，這种方法称为惠斯登电桥測量法。它的特別之处，是在于精确、精細，几乎省去人在判读時所形成的誤差。並且由于它的精細，我們要用它去測量电阻阻值和測量电阻随温度变化的情形，也就是电阻的温度系数。究竟惠斯登电桥是如何能够达到精确、精細的功能？以下就来了解它的原理。 一、惠斯登电桥（平衡电桥）测电阻的原理. 惠斯登电桥原理图1中，接通电源，调节 电桥平衡，即调节电桥四个“臂”R1、R2、R3、Rx，当检流计G的指针指零，B、D 两点电位相等，则有 式称为比率k。箱式惠斯登电桥的比率K有0.001，0.01，0.1，1, 10，100， 1000七档。根据待测电阻Rx大小选择K，调节R3使检流计G为零， 由R x = KR3求出待测电阻Rx值。 电流计G 的B、D两点电位
(7--2) (7--3) 由上式看出，当R1R3= R2R x时，电流计G 的B、D两点电位差Uo=0，电桥处于平衡，这就是惠斯登电桥。 二、箱式惠斯登电桥的结构线路(以QJ23型箱式直流单臂电桥为例)图(a) 分析箱式惠斯登电桥的结构线路.提示: 当比率转换开关K连接到0.001的挡位时, R1代表一只电阻的值，而R2代表7只电阻串联值.在不同的挡位时,R1 R2所代表的电阻串联值.各不相同.Rx:被测电阻接线柱R3:由四个可变电阻箱串联组成.每个可变电阻箱的挡位X1Ω、X10Ω、X100Ω、X1000Ω构成.箱式惠斯登电桥的操作法1.检流计的指针作调零处理. 2.确定待测量电阻的大致数值,在Rx被测电阻接线柱间接上被测量电阻. 3.根据被测量电阻的大小值选定比率转换开关K连接的挡位. 4.测量时用跃接法按下"B"和"G"按钮(按下后立即 松开)，若指针偏向"+"方向.则增加R3的数值;若指针偏向"-"方向,则减小R3的数值,反复调节直至电桥平衡. 5.测量有感电阻(如电机、变压器等)时,应先接通"B"和后接通"G"按钮,断开时应先放开"G"再放开"B". 6.使用完毕,必须断开"B"和"G"按钮,并且将检流计的联接片接在"内接"位置,也保护检流计.
交流电桥的使用
实验二十三 DH4518交流电桥的原理和应用 交流电桥是一种比较式仪器，在电测技术中占有重要地位。它主要用于测量交流等效电阻及其时间常数；电容及其介质损耗；自感及其线圈品质因数和互感等电参数的精密测量，也可用于非电量变换为相应电量参数的精密测量。 常用的交流电桥分为阻抗比电桥和变压器电桥两大类。习惯上一般称阻抗比电桥为交流电桥。本实验中交流电桥指的是阻抗比电桥。交流电桥的线路虽然和直流单电桥线路具有同样的结构形式，但因为它的四个臂是阻抗，所以它的平衡条件、线路的组成以及实现平衡的调整过程都比直流电桥复杂。 一、实验目的 1、掌握交流电桥的平衡条件和测量原理； 2、设计各种实际测量用的交流电桥； 3、验证交流电桥的平衡条件。 二、实验仪器 DH4518型交流电桥实验仪 三、交流电桥的原理 图1是交流电桥的原理线路。它与直流单电桥原理相似。在交流电桥中，四个桥臂一般是由交流电路元件如电阻、电感、电容组成；电桥的电源通常是正弦交流电源；交流平衡指示仪的种类很多，适用于不同频率范围。频率为200Hz以下时可采用谐振式检流计；音频范围内可采用耳机作为平衡指示器；音频或更高的频率时也可采用电子指零仪器；也有用电子示波器或交流毫伏表作为平衡指示器的。本实验采用高灵敏度的电子放大式指零仪，有足够的灵敏度。指示器指零时，电桥达到平衡。 图 1 交流电桥原理 （一）、交流电桥的平衡条件 我们在正弦稳态的条件下讨论交流电桥的基本原理。在交流电桥中，四个桥臂由阻抗元件组成，在电桥的一个对角线cd上接入交流指零仪，另一对角线ab上接入交流电源。 当调节电桥参数，使交流指零仪中无电流通过时（即I0=0），cd两点的电位相等，电桥达到平衡，这时有 - 1 -
常用工具软件培训大纲
《常用工具软件》培训大纲 I．课程的性质 计算机日益普及，应用日益广泛，许多问题需要计算机使用者自己处理。工具软件拥有体积小、功能强等优点，具有独特优势。学会选择和使用各种工具软件，就能更充分发挥计算机的作用，享受到计算机强大功能带来的方便与乐趣。 本课程从学员的实际需要出发，介绍最常用工具软件的实用功能。尽量选取各类软件中使用广泛、功能完备、简单易学的软件进行讲解。各章所选软件都是经过多年实践检验，拥有众多用户的经典软件。 学习本课程不需要任何相关的预备知识。学员只要打开书，开启PC运行相应的软件，按照书中所讲的步骤一步步地做下去，就可以在边看书边实践的过程中，不知不觉地学会使用计算机去完成不同工作任务、享受信息时代的高质量生活。本课程的另外一个目的，就是能使初学者少走弯路，能够更快更全面地掌握计算机这个智能工具。 Ⅱ．课程的目的和任务 “常用工具软件”课程的培训目的是： 1．了解常用工具软件的概念与不同种类，掌握根据不同工作需求选择软件工具的方法和习惯。 2．了解计算机安全知识与法律法规，掌握使用反病毒工具的基本方法与步骤。 3．通过对不同类型常用工具软件的操作说明与讲解，使读者掌握这些软件的基本操作，用以能动地解决不同的工作问题。 4．了解系统优化的常识，掌握一种系统优化软件，提高使用计算机解决问题的能力与效率。 Ⅲ．学时安排 本课程共包含10部分内容，其中视频教程第一讲是课本外的增补内容，相当于常用工具软件课程的概述部分，请注意在其中了解关于软件分类与选用原则的基础知识； 本课程共包含10部分内容。第1部分介绍计算机安全知识与病毒防护工具，第2部分介绍文件压缩工具，第3部分介绍翻译工具，第4部分介绍多媒体播放工具，第5部分介绍声音处理工具，第6部分介绍图片图像浏览工具，第7部分介绍网络邮件工具，第8部分介绍网络传输工具，第9部分介绍网络实时通信工具，第10部分介绍系统优化与维护工具。 其中第4部分、第5部分、第8部分、第9部分都介绍了两种同类的工具软件，学员只需熟练掌握其中一种即可。 在视频教程的最后一讲也是增补内容，除了介绍在信息技术发展迅速的背景下如何进行工具软件知识与技能的动态更新，还讲了在选择使用工具软件时如何尊重知识产权的问题，希望学员了解这部分内容，以进一步提高信息素养，加强网络时代的道德自律。
电桥的和差特性
实验六 电桥的与差特性 一、 目的 1.加深理解并验证电桥与差特性,为实测组桥打下基础。 2.掌握静态电阻应变仪全桥测量法。 二、 要求 使用YJD —1型静态电阻应变仪,按照所要求的六种全桥接线进行测量,比较其结果,以验证电桥与差特性分析的结论,电桥相邻两臂应变片有同号变化(应变)时输出电压为两者之差,异号为两者之与(简述为“邻臂同号相减,异号相加”),当相对两臂应变有同号电阻变化时输出电压为两者之与,异号为两者之差(简称为“对臂同号相加,异号相减”)。 三、 实验原理 根据图3—1等臂电桥的输出电压公式: R R R R R E U ) (4321?-?-?-?- =? 图3—1 等臂电桥工作情况 可知,通过改变桥臂应变片所受拉压应变情况以改变桥臂电阻变化情况,可使电桥的输出电压具有与差特性。 四、 需用仪器设备与工具材料 调压变压器 1台 YJD —1静动态电阻应变仪 1套 贴好应变片的等强度梁 2套 万用表 1块
螺丝刀、连接导线等 五、实验步骤 1．按图3—2要求,选用标定梁上所贴应变片组成全桥接入应变仪,接好仪器连接线,检查仪器各开关处于初始位置,请知道教师检查合格后,接通电源,按静态应变测量方法进行仪器调整,直至加载测量。 2．按电桥单臂工作情况(图3—2),对标定梁加载一次(5牛),记下应变仪输出应变读数ε读(με)。 3．同理,如图3—3所示“邻臂同号”与“异号”两种要求,图3—4所示“对臂同号”与“异号”两种要求及图3—5所示“四臂异号”工作要求,分别接线与各加载一次(5牛),记录相应的仪器输出应变读数ε读(每次改变电桥接线时,选择开关均应旋到“A”上,改变后重新调整电桥平衡)。 接桥方法单臂邻臂同号邻臂异号对臂同号对臂异号四臂异号 输出ε读(ε) 与单臂比值 加载重量(牛) 4．请指导教师审查实验数据合格后,再关断仪器电源。 整理仪器及实验台。 图3—2 图3—3
电阻电桥基础
电阻电桥基础：第一部分 供稿：美信 摘要：利用电桥电路精确测量电阻及其它模拟量的历史已经很久远。本文讲述电桥电路的基础并演示如何在实际环境中利用电桥电路进行精确测量，文章详细介绍了电桥电路应用中的一些关键问题，比如噪声、失调电压和失调电压漂移、共模电压以及激励电压，还介绍了如何连接电桥与高精度模/数转换器(ADC)以及获得最高ADC性能的技巧。 概述 惠斯通电桥在电子学发展的早期用来精确测量电阻值，无需精确的电压基准或高阻仪表。实际应用中，电阻电桥很少按照最初的目的使用，而是广泛用于传感器检测领域。本文分析了电桥电路受欢迎的原因，并讨论在测量电桥输出时的一些关键因素。 注意：本文分两部分，第一部分回顾了基本的电桥架构，并将重点放在低输出信号的电桥电路，比如导线或金属箔应变计。第二部分，介绍使用硅应变仪的高输出信号电桥。 基本的电桥配置 图1是基本的惠斯通电桥，图中电桥输出Vo是Vo+和Vo-之间的差分电压。使用传感器时，随着待测参数的不同，一个或多个电阻的阻值会发生改变。阻值的改变会引起输出电压的变化，式1给出了输出电压Vo，它是激励电压和电桥所有电阻的函数。 图1. 基本惠斯通电桥框图
式1: Vo=Ve(R2/(R1+R2)-R3/(R3+R4)) 式1看起来比较复杂，但对于大部分电桥应用可以简化。当Vo+和Vo-等于Ve 的1/2时，电桥输出对电阻的改变非常敏感。所有四个电阻采用同样的标称值R，可以大大简化上述公式。待测量引起的阻值变化由R的增量或dR表示。带dR 项的电阻称为“有源”电阻。在下面四种情况下，所有电阻具有同样的标称值R，1个、2个或4个电阻为有源电阻或带有dR项的电阻。推导这些公式时，dR假定为正值。如果实际阻值减小，则用-dR表示。在下列特殊情况下，所有有源电阻具有相同的dR值。 四个有源元件 第一种情况是所有四个电桥电阻都是有源元件，R2和R4的阻值随着待测量的增大而增大，R1和R3的阻值则相应减小。这种情况常见于采用四个应变计的压力检测。施加压力时，应变计的物理方向决定数值的增加或减少，式2给出了这种配置下可以得到的输出电压(Vo)与电阻变化量(dR)的关系，呈线性关系。这种配置能够提供最大的输出信号，值得注意的是：输出电压不仅与dR呈线性关系，还与dR/R呈线性关系。这一细微的差别非常重要，因为大部分传感器单元的电阻变化与电阻的体积成正比。 式2： Vo=Ve(dR/R)带四个有源元件的电桥 一个有源元件 第二种情况仅采用一个有源元件(式3)，当成本或布线比信号幅度更重要时，通常采用这种方式。 式3：Vo = Ve(dR/(4R+2dR))带一个有源元件的电桥 正如所料，带一个有源元件的电桥输出信号幅度只有带四个有源元件的电桥输出幅度的1/4。这种配置的关键是在分母中出现了dR项，所以会导致非线性输出。这种非线性很小而且可以预测，必要时可以通过软件校准。 两个具有相反响应特性的有源元件 第三种情况如式4所示，包含两个有源元件，但阻值变化特性相反(dR和-dR)。两个电阻放置在电桥的同一侧(R1和R2，或R3和R4)。正如所料，此时的灵敏度是单有源元件电桥的两倍，是四有源元件电桥的一半。这种配置下，输出是dR和dR/R的线性函数，分母中没有dR项。
利用电桥法测量电容
利用电桥法测量电容 The latest revision on November 22, 2020
利用电桥法测量电容 与在水箱里储水的方式完全一样,电荷也可以被储存在一个被称为电容的装置里。在实际应用中,会出于不同的原因而利用电容器产生短而强的电流脉冲。尽管实际中应用的电容器有各种存在形式,但有一点是相同的,即它们都是由2块导电板或被绝缘体隔开的2块板子构成的。如果这2块板子之间有电势差,那么它们会带上等量异号的电荷,携带的电荷量与电压成正比。这是电容器的典型特征,这个恒定不变的比值即是电容器的电容。本实验的目的是探究电桥法测量电容并验证串、并联电容器的电容计算公式。 1 实验原理 电容器主要是由2块金属板构成的,它们用被称为电介质的一种绝缘材料隔开。这样的结构安排之所以能够储存电荷,是因为如果将电压源与2块板子相连,那么正电荷就会从一块板子流向另一块,同时使那块板子带上负电荷,此过程直到电介质内的磁场足够强以致阻止电流的进一步流动时为止。这时,一定量的电荷(一端为正,另一端为负)被分别储存在2块板子上,电势差等于它们之间的电源电压。电荷与电势差的比值是一个常数,称为电容器的电容,因此,C=Q/V。公式中,C表示电容,单位是法拉;Q表示电荷,单位是库伦;V表示电势差,单位是伏特。值得注意的是:电容的单位实际上是库伦的平方/牛顿米,但它还是被称
为法拉,一方面是为了纪念迈克尔法拉第,另一方面是为了简洁方便。因为法拉这个单位太大,在现实中应用得很少,所以常常会用到微法拉(1法拉的百万分之一),也会经常用到皮法拉(亦称微微法拉,10-12F)。 当把电容器连接到交流电路中时,交替地充电和放电使电容器看起来像是通上交流电。交流电压和通过的电流之间的线性关系很像欧姆定律中电阻的特性。电压和电流之间的比值Xc被称作电容器的容抗。所以,可以用类似测电阻的方法来测容抗。然而,容抗是与电容有关的,即:Xc=1/(2×π×f×C)。公式中,Xc表示电容的容抗值,单位是欧姆;C是电容值,单位是前面提到的法拉;f是交流电的频率,单位是转/秒(或赫兹)。所以容抗不同于阻抗,它取决于频率,当频率接近于0时,容抗趋向无穷大。这表明一个事实,即在直流电路中(f=0),电容器实际上是开路的。但是对于特定频率的交流电,电容器在许多方面就像电阻器。因此可以采用类似于惠斯登电桥电路(见图1a)的方法进行电容的测量。所不同的只是用电容器替代桥臂一侧的电阻器,用交流电源(本实验采用信号发生器)替代电池,用一个合适的交流电检测器(该实验使用耳机)替代检流计(图1b)。与惠斯登桥式电路比较,若用C1和C2替代R1和R2,那么用容抗 Xc1=1/(2×π×f×C1),Xc2=1/(2×π×f×C2)分别替代惠斯登桥式电路中对应的电阻,其等式变为 (2×π×f×C2)/(2×π×f×C1)=C2/C1=R3/R4。
电桥法测电阻
实验十 电桥法测电阻 电桥是一种精密的电学测量仪器，可用来测量电阻、电容、电感等电学量，并能通过这些量的测量测出某些非电学量，如温度、真空度和压力等，被广泛应用在工业生产的自动控制方面。 【实验目的】 ⒈ 掌握用惠斯登电桥测电阻的原理和特点。 ⒉ 学会QJ19型两用直流电桥的使用。 ⒊ 了解双臂电桥测低电阻的原理和特点。 【实验原理】 直流电桥主要分单臂电桥和双臂电桥。单臂电桥又称惠斯登电桥，一般用来测量102 ～ 106Ω的电阻。双臂电桥又称开尔文电桥，可用来测量10-5～10-2 Ω范围的电阻。实验所用的 QJ19型电桥是单、双臂两用直流电桥。 ⒈ 惠斯登单臂电桥的工作原理 惠斯登电桥的原理电路如图3-10-1所示，四个电阻1R 、2R 、3R 、和x R 称为电桥的四个臂，组成一个四边形ABCD ，对角D 和B 之间接检流计G 构成“桥”，用以比较“桥”两端的电位，当D 和B 两点的电位相等时，检流计G 指零，电桥达到了平衡状态。此时有 2211R I R I =，33R I R I x x = 由于x I I =1，23I I =因此可得 32 1 R R R R X = （3-10-1） （3-10-1）式为惠斯登电桥的平衡条件，根据1R 、2R 和3R 的大小，可以计算出待测电阻x R 的阻值，一般称1R 、2R 为比率臂，3R 为比较臂。 图 3-10-1 惠斯登电桥的原理电路图
⒉ 开尔文双臂电桥的工作原理 在惠斯登电桥电路中，存在着接触电阻和接线电阻，这对低电阻的测量将带来很大的误差。特别是当待测电阻的阻值与接触电阻同数量级时，测量便无法进行。在此情形下，为了获得准确的测量结果，必须采用开尔文双臂电桥进行测量。开尔文双臂电桥的电路结构如图3-10-2所示，x R 为待测电阻，S R 为低值标准电阻，1R 、2R 、内R 和外R 均为阻值较大的电阻，Y 表示联接x R 和 S R 的接线电阻（其中包括这一接线与x R 和S R 的接触电阻）它与x R ，S R 同数量级，是引 起测量误差的重要因素，必须设法消除它的影响。对图中以7、2、4为顶点的△形电路变换成Y 型电路后，就可把双臂电桥变成一个惠斯登电桥，根据惠斯登电桥的平衡条件，不难得到开尔文电桥的平衡方程。 )(2 1221R R R R r R R r R R R R R S X 内外内外-++?+= (3-10-2) 不难看出，如果在电桥结构上能够做到内R =外R 和1R =2R (3-10-2)式右边的第二项为零，此时平衡方程就变成如下形式： S R R R R 1 2外= （3-10-3） 实际上不可能完全做到内R =外R ，1R =2R ，但只要把r 值做得很小，(3-10-2)式右边的第二项便为二阶无限小量，此时就可以认为(3-10-3)式成立。 ⒊ 电桥的灵敏度 (3-10-1)式和(3-10-3)式是在电桥平衡条件下推导出来的，在实验中测试者是依据检流计G 的指针有无偏转来判断电桥是否平衡的。然而，检流计的灵敏度是有限的。例如，选用电流灵敏度为1格/1微安的检流计做为指零仪，当通过检流计的电流小于10-7 安培时，指针 图3-10-2双臂电桥的电路结构图
五大工具培训方案
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五大工具培训方案 编制日期： 6月 青岛睿智中原企业管理顾问有限公司
一、课程背景 ISO/TS 16949是由IATF (国际汽车行业工作组)成员共同开发的一个全球汽车标准。由一系列汽车生产商(通用汽车、福特、戴姆勒-克莱斯勒、宝马、标致雪铁龙、大众、雷诺、菲亚特)及其各自用来向全球汽车客户提供高质量产品的贸易协会组成。 汽配零配件企业正在进行ISO/TS 16949体系的认证准备或者已经经过了TS16949 的认证，培养一支在体系建设及后续的持续改进过程中能积极主动工作的TS16949内审员团队，关乎企业TS16949体系的成败。如何培养该团队，培训师的专业水平、教练式的培训、意识引导是至关重要的。 二、课程目标 理解并掌握五大工具的使用； 学会五大工具的审核，并持续改进； 三、课程时间 3天 四、课程特色 ◆采用教练式授课方法，不只是现场培训，包括前期的调研和后期的辅导： 1、培训前企业基本情况调查：到现场发了解企业的生产特点、关注点、对课程的需求，有针对性备课； 2、课前知识测试：授课当天，和参加人员沟通，使讲师更了解学员情
况，从而把握课程深度，提升课程的针对性； 3、课程现场讲授特点：讲解标准，侧重于提供满足标准要求的方法；学员组成小组，经过小组练习，掌握分析客户要求、定义过程和文件化质量管理体系的方法；在了解标准要求的基础上，对照标准，评估本公司现有质量管理体系的符合性；培训过程中形成了满足标准要求的实施计划； 4、课堂知识测试：了解学员掌握程度，检验学习效果； 5、课后改进实践：倡导学员将知识应用到工作岗位中，后期培 训效果跟踪和辅导； 五、课程对象 质量经理、主管、车间主任、新产品开发、一线管理人员、ISO/TS16949 专员六、课程大纲 （一）APQP&CP产品质量先期策划及控制计划 如何管理产品和过程开发以满足顾客要求，达到顾客满意。APQP&CP经过采用顾客要求识别、风险分析、同步工程、防错等质量技术，及时完成关键任务，按时经过顾客生产件批准并持续地满足顾客的规范要求的质量技术。 1、运用APQP的益处： 2、APQP理论基础 3、APQP阶段划分及阶段管理
五大工具培训心得
五大工具培训心得 Prepared on 22 November 2020
AIAG五大核心工具培训心得 ：作为几大工具中具有策划性质的统领型工具，之前在对其的认知停留在其作为一个简单的策划小组的概念上，对其在实际工作中发挥的作认识有限，通过此次培训老师的讲解及个人对教材资料的理解，认识到，APQP不仅能优化对公司资源的使用方案保证最终产品的低成本高品质，也能使得产品在开发阶段就保证高效的运作，避免后期产品缺陷给公司带来的经济损失，这些作用对于我们产品开发人员来讲是至关重要的也是对我们提高产品开发策划能力的一种良好工具。另外通过APQP的培训，也认识到在产品策划开发过程中，如果仅仅突出设计或其他某一部门的作用而没有很好的与其他职能部门联系沟通，那我们在开发过程中会走很多不必要的弯路，在浪费时间的同时也给公司带来经济损失，这些如果通过运作良好的APQP小组，就能使得小组的各个参与部门群策群力以更加优化的方案来防止开发过程中走弯路从而达到公司资源的最佳利用（尤其是时间资源）并得到最优化的结果。 ：作为技术人员，对于FMEA的应用相对其他几个工具来讲要深刻一些，但是通过培训老师的讲解还是得到了很大的提高。之前认为，FMEA是技术人员根据个人以及其部门内的以往经验得出的一个经验综合，仅仅是作为技术人员的一种经验资料库来发挥作用，通过老师的讲解，认识到一个好的FMEA不仅仅是技术部门一个部门的经验，APQP小组中的其他职能部门的参与人员也会将其工作中与开发工作相对应的教训和经验提供进来，尤其是作为技术部门和制造等部门相衔接的DFMEA，制造生管等相关部门的参与能有效的保证其
最新7测量电桥的应用
7测量电桥的应用
测量电桥的应用 一.实验目的 1.掌握测量电桥的应用 2.掌握单片、半桥、全桥、串联、并联几种接法，并比较其测量灵敏度。 二. 实验内容 1.将等强度梁上的应变计分别采用单片（同补偿块一起用），半桥、全桥接 线法接入电桥桥桥臂，比较其读数应变。 2.将等强度梁上的应变计分别串联、并联后按半桥接法接入电桥，比较测得 的读数应变。 三.实验仪器 1.YJ-18电阻应变仪一台 2.等强度梁实验架一台 3.温度补偿块一块 四、原理与装置 等强度梁试件如图3-1。 ?Skip Record If...? 根据惠斯登电桥原理知。图（3-2）所示平衡电桥，在各桥臂上的电阻有变化时，BD端输出电压为： ?Skip Record If...?Array 计，阻值均为R
件变形，四个应变计分别承受ε1、ε2、ε3、ε4时，?Skip Record If...?各桥臂上电阻变化分别为△R 1、△R 2、△R 3、△R 4，这时由（3-1）式知，BD 端电压输出为： ?Skip Record If...??Skip Record If...? 那么有：?Skip Record If...? 即： ?Skip Record If...? 实验中，我们采用了五种不同的电桥接法，其读数应变与实际应变间的关系可由（3-2）式或（3-1）式得出。 五、实验步骤 1.单片电桥联接 用等强度梁上的一片应变计及补偿块上的应变计，按半桥方式接入应变仪电桥（图3-3）。按实验之二方法得到读数应变。 2、半桥联接 将等强度梁上的1#片接入A 、B ，2#片接入BC （或3#片接入AB ，4#片接入BC ）， 如图3-4所示。按实验之二方法得到读数应变。 图3-2 电桥电路 图3-3 单片电桥联结方图3-3 单片电桥联接
电桥法精确测二极管特性
电桥测非线性元件的伏安特性曲线 物理学二班成贵林学号201333010206 指导教师 【摘要】本次实验的重点是用电桥法测量二极管的伏安特性和热敏电阻的温度特性，并且绘制出相应的曲线，以及了解半导体温度计的结构及使用方法。 【关键词】惠斯通电桥法非平衡电桥法二极管热敏电阻温度计【英文摘要】This key point of this experiment is to use a bridge to measure volt-ampe re characteristic of diode and thermistor temperature characteristic, and draw the corresponding curve, and understand the structure and using method of semiconductor thermometer. 引言 普通物理实验中都是用伏安法测二极管特性, 存在较大的系统误差。笔者对惠斯登电桥略加改进后用以侧二极管特性, 试脸结果比伏安法更灵教, 更精确, 更直观。 实验原理及理论法分析 一、电桥法侧二极管的伏安特性曲线 半导体二极管：半导体二极管的特性是单项导电性。即当外加正向电压时，它呈现的电阻（正向电阻）比较小，通过的电流比较大，当外加反向电压时，它呈现的电阻（反向电阻）很大，通过的电流比很小，（通常可以忽略不计）。反应二极管的电流随电压变化的关系曲线，叫做二极管的伏安特性。 测量二极管的伏安特性通常需要交替使用电流表的内接和外接法，才能减少电流表和电压表的接入影响所造成的系统误差。 但在实际测量中，由于二极管的正向压降很小，而通常低量程的直流电压表内阻Rv不是很大，电流表的内阻Ra也不太小，它们接入后对电路的影响仍然比较明显，因而测量误差的结果很难降低较多。 位置准确地测量二极管的伏安特性，必须有效的降低电流表，电压表的接入影响。 利用电桥平衡原理测二极管的伏安特性的电路如图1所示电流表和电压表分别作为直流电桥的一个桥臂。构成桥式电路，图中G为检流计，Rw3
浅谈电桥电路及其若干应用
浅析电桥电路及其若干应用 摘要：说明了电桥电路的工作原理和特点，浅谈了电桥电路中的平衡问题和几种平衡电桥的方法。最后，列举了一些电桥电路在工程实际中的应用。 关键字：电桥电路 工作原理 平衡 Abstract ：Illustrates the working principle and characteristics of bridge circuit, mainly talks about the balance of the bridge circuit, some of the ways to balance bridge.Finally, lists some bridge circuit in the practical engineering application. Keywords ：bridge circuit ，working principle ，blance 引言 在工程实际中，被测量往往都是非常微弱的，必须用专门的电路来测量这种微弱的变化，最常用的电路就是电桥电路，它是测试系统中不可或缺的一部分，是信号处理的关键。由于具有灵敏度高、精确度高、非线性误差小、可测差动变化方向、还可抑制共模干扰信号和消除温度误差等特点，在工程实际中有着广泛的应用。 1、电桥电路工作原理和特点 在电阻应变测量中，由于应变片的电阻变化非常小（一般是百分之几到万分之几），用一般的测量仪表不能直接精确测量，因此必须运用某种形式的测量电路。 通常采用电桥电路将微小的电阻变化量转换成易于放大和记录的电压或电流的变化量，经电子放大器放大后，用仪表显示或者记录。 电桥电路具有灵敏度高 （可测量6310~10 数量级的微小电阻变化）、结构简单、线性度好、测量范围宽、易于实现温度补偿等优点，在测试技术中得到广泛的应用。电桥电路按照其工作方式可以分为平衡电桥和非平衡电桥。[1] 平衡电桥的工作方式为：测量前将电桥调节为平衡状态，测量时因桥臂阻值发生变化让电桥失去平衡，此时调节电桥的某桥臂的电阻值使电桥重新回到平衡状态使电桥输出为零， 再以该桥臂电阻的调整量读出被测信号的大小。其优点是测量精度高，但此方法在读数前