文档介绍：中间转换电路
被测物理量通过信号检测传感器后转换为电参数或电量。其中电阻、电感、电容、电荷、频率等还需要进一步转换为电压或电流。一般情况下电压、电流还需要放大。这些功能都由中间转换电路来实现。因此,中间转换电路是信号检测传感器与测量记录仪表和计算机之间的重要桥梁。
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中间变换电路
主要作用:
⑴将信号检测传感器输出的微弱信号进行放大、滤波,以满足测量、记录仪表的需要;
⑵完成信号的组合、比较,系统间阻抗匹配及反向等工作,以实现自动检测和控制;
⑶完成信号的转换。
在信号检测技术中,常用的中间转换电路有电桥、放大器、滤波器、调频电路、阻抗匹配电路等。
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1、概念
电桥是将电阻、电感、电容等参数的变化变换为电压或电流输出的一种测量电路。
2、优点
灵敏度高、测量范围宽、容易实现温度补偿等。
3、分类:直流电桥、交流电桥
当电桥输出端接入的仪表或放大器的输入阻抗足够大时,可认为其负载阻抗为无穷大。这时把电桥称为电压桥;当其输入阻抗与内电阻匹配时,满足最大功率传输条件,这时电桥被称为功率桥或电流桥。
电桥
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直流电桥的桥臂只能为电阻,如图所示。电阻R1、R2、R3、R4作为四个桥臂,在A、C端(称为输入端,电源端)接入直流电源U0,在B、D端(称为输出端,测量端)输出电压UBD。
测量时常用等臂电桥,即R1=R2=R3=R4,或电源端对称电桥,即R1=R2,R3=R4。
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直流电桥的平衡条件
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直流电桥的和差特性
设电桥四臂增量分别为ΔR1、ΔR2、ΔR3、ΔR4,则电桥的输出为
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直流电桥
组桥时,应变片的灵敏系数K必须一致,上式又可写成

上式在应变测量中非常重要。它表明各桥臂应变对电桥输出的影响,相对桥臂的应变值相加,相邻桥臂的应变值相减,有人又将其简称为加减特性。
三种典型桥路的输出特性
(1)单臂电桥:当R1为工作应变片,其他的为固定电阻时的桥路称为单臂电桥,只有电阻值发生变化,此时的输出电压:
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(2)半桥:当相邻的两个电阻为应变片,其它两个为固定电阻时的桥路称为半桥。此时输出电压:
(3)全桥:四个臂全为工作应变片的桥路称为全桥,此时的输出电压为:
从上面的介绍,我们可以看到单臂电桥、半桥、全桥的输出电压之比为:
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交流电桥
交流电桥平衡条件:
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由传感器输出的信号通常需要进行电压放大或功率放大,以便对信号进行检测,因此必须采用放大器。
放大器的种类很多,使用时应根据被测物理量的性质不同而合理选择(例如热电耦测温度时的热电势信号),如对变化缓慢、非周期性的微弱信号,可以选用直流放大器或调制放大器。对压电式传感器常配有电荷放大器。放大器应满足:
(1)放大倍数大且线性度好;
(2)抗干扰能力强且内部噪声低;
(3)动态响应快;
(4)输入阻抗高以保证测量精度;
(5)输出阻抗低使之有足够的输出功率。
放大器
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