应变电桥.doc

文档介绍：电阻应变片因随构件变形而发生的电阻变化ΔR,通常用四臂电桥(惠斯顿电桥)来测量,现以(图3-2)中的直流电桥来说明,图中四个桥臂AB、BC、CD和DA的电阻分别为R1、R2、R3和R4。若它们均为电阻应变片,则称为全桥接法;若R1、R2为电阻应变片,而R3、R4为两个相同的精密无感电阻,则为半桥接法。下面分析一下电桥为全桥接法时的一般情况。根据电工学原理电桥输出的电压为:图3-2()如果R1R3=R2R4,则U=0,电桥处于平衡状态。在应变测量前,应先将电桥预调平衡,使电桥没有输出。因此,当试件受力变形时,贴在其上的应变片R1、R2、R3、R4感受到的应变是ε1、ε2、ε3、ε4,各片的电阻值相应发生变化,其变化量分别为ΔR1、ΔR2、ΔR3、ΔR4,由式()可求得此时电桥的输出电压为:()对于电阻应变片Ri(i=1、2、3、4)有: ()其中,Ki为应变片的灵敏系数,εi为应变片纵向、轴向(即敏感栅栅长方向)的应变值。若组成统一电桥的应变片的灵敏系数均为K,则可将式()改写成:()由上式表明,由应变片感受到的(ε1-ε2+ε3-ε4),通过电桥可以线性地转变为电压的变化UBD,只要对这个电压的变化量进行标定,就可用仪表指示出所测量的(ε1-ε2+ε3-ε4),公式()还表明,相邻桥臂的应变相减,相对桥臂的应变相加,这一特性称为电桥的加减特性,今后将多次用到这一特性下面给出几种常见的组桥方式。(1)单臂测量:桥路中只有一个桥臂接工作片参与机构的机械变形,其余三个桥臂都不参加机械变形。输出桥压是:()(2)半桥测量:桥路中相邻的两个桥臂参与构件的机械变形,如AB和BC分别接工作片R1、R2,其余两个桥臂接仪器内部电阻。输出桥压为:()(3)对臂测量:桥路中相对的两个桥臂参与构件机械变形,其余桥臂不参加机械变形。输出的桥压为:()(4)全桥测量:桥路中四个桥臂全部参与构件机械变形。输出桥压为:(),利用电桥的加加减特性,通过温度补偿片来消除这一影响。所谓温度补偿片,是将电阻片贴在与构件材质相同但不参与变形的一块材料上,并于构件处于相同的温度条件下。将补偿片正确连接在桥路中即可消除温度变化产生的影响。下面分别讨论