文档介绍：非电量电测技术
第二章应变式传感器
二、交流电桥
直流电桥
优点：电源稳定、平衡电路简单，仍是主要测量电路；
缺点：直流放大器较复杂，存在零漂和工频干扰。
交流电桥
优点：放大电路简单无零漂，不受干扰，为特定
传感器带来方便；
缺点：需专用测量仪器或电路，不易取得高精度。
交流电桥由于引线分布参数的影响以及平衡调节、后续放大的影响
与直流电桥有明显的差别。
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第二章应变式传感器
二、交流电桥
交流电桥由单频交流电源供电，交流电桥各臂的电阻要考虑分布电容的影响，这时桥臂不再是纯电阻了，可将桥臂视为复阻阻抗，分别为
电源电压、输出电压分别用复数表示
交流电桥输出特征方程为
交流电桥
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二、交流电桥
式中：x—电抗、r—电阻、Z—复数的模、φ—幅角
用指数形式代入得到交流电桥平衡条件，需满足两个方程式：
对臂复数的模积相等，幅角之和相等。
交流电桥平衡条件：
设各桥臂阻抗:
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二、交流电桥
已知
忽略分母项
交流半桥输出：
交流单桥输出：
其中, Z1=R1 // XC1
交流电桥输出：
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二、交流电桥
若半桥Z3、Z4为固定电阻，Z1、Z2为两个应变片阻值为R1、R2，
分布电容为C1、C2，电桥平衡时实部、虚部分别相等。
交流电桥除满足电阻平衡条件外,还必须要满足电容平衡条件：
交流电桥输出用以上参数代入（半桥）
当应变引起阻抗变化时,有（增、减）阻抗变化
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二、交流电桥
讨论：
输出电压U0有两个分量：
前一个分量的相位与输入电源电压U同相，叫同相分量；
后一个分量的相位与电源U的相位相差900，叫正交分量。
两个分量均是 ΔR 的调幅波，若采用普通二极管检波电路无法检测出调制信号ΔR ，必须采用相敏检波电路。
相敏检波器只检出同相分量和反相的调制信号，对正交分量不起检波作用，只起到滤除作用。
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二、交流电桥
实际应用时，一般情况分布电容会很小，满足ωRC《1
例：电源频率 f = 1000Hz，R =120Ω，C =1000pF
ωRC ≈ ×10-4 , Z ≈ R ， △Z ≈△R
即信号频率ω不高时，分布电容C 很小时，
交流应变电桥仍可看成纯电阻性电桥
所以输出电压在输出输入同频同相时可写为
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二、交流电桥
电容平衡电路调节交流高次谐波
电阻平衡电路调节直流基波成分
平衡电路：事实上交流电桥很难处于平衡状态，只能使零输出尽量小，所以会产生零输出，因此须设置平衡电路。
R5R6组成电阻平衡调节电路，改变R6使R1 R2 R5电阻值变化
C、R组成电容平衡调节电路，改变R使Z1 Z2 阻抗变化
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二、交流电桥
平衡电路：
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第二章应变式传感器
应变片安装在自由膨胀的试件上，如果环境温度变化，应变片的电阻也会变化，这种变化叠加在测量结果中称应变片温度误差。应变片温度误差来源有两个主要因素：
电阻丝阻值与温度关系：
三应变片温度误差及补偿
环境温度变化Δt时，电阻丝的电阻变化为
1. 应变片温度误差
式中：R0是温度为t0时的金属丝电阻值；αt是应变片电阻温度系数。
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