《4.14.2测量电桥的基本特性和温度补偿09年》由会员分享，可在线阅读，更多相关《4.14.2测量电桥的基本特性和温度补偿09年（58页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验应力分析实验应力分析l北京化工大学北京化工大学l机械基础实验中心机械基础实验中心l二二九年九月九年九月第四章第四章 测量电桥的特性及应用测量电桥的特性及应用 4.1测测 量量 电电 桥桥 的特的特 性性 及及 温温 度度 补补 偿偿第第4章章 测量电桥的特性几应用测量电桥的特性几应用4.1 测量电桥的基本特性和温度补偿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
2、测法的地接入测量电路，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而组成基本测量电路是电桥。测量电桥是由应变计作为桥臂而组成的桥路，作用是将应变计的电阻变化转化为电压或电流信号。的桥路，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弹性元件上，组在测量时，将应变计粘贴在各种弹性元件上，组成电桥，并利用电桥的特性提高读数应变的数值，或成电桥，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、弯从复杂的受力构件中测出某一内力分量（如轴力、弯矩等）。矩等）。关于电桥的基本特性和测量原理，已在第关于电桥
3、的基本特性和测量原理，已在第3 3章中作过系章中作过系统论述，本章重点讨论如何利用电桥的基本特性正确统论述，本章重点讨论如何利用电桥的基本特性正确地组成测量电桥。地组成测量电桥。 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿测量电桥的基本特性和温度补偿4.1.1 4.1.1 测量电桥的基本特性测量电桥的基本特性 设电桥的四个桥臂上接上应变计，电阻分别为设电桥的四个桥臂上接上应变计，电阻分别为R1=R2=R3=R4=R （见图见图41），如果桥臂电阻改变），如果桥臂电阻改变Rl、R2、R3、R4，则输出电压为：则输出电压为：（4-1） 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿测量电桥的基本特性和温度补偿图图4-
4、1 电桥电桥式中，式中，u。为电桥的桥压；为电桥的桥压；ui为电桥的输出电压。若四为电桥的输出电压。若四个桥臂上的应变计的灵敏个桥臂上的应变计的灵敏系数均为系数均为K，即：即：则输出电压为：则输出电压为： 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿测量电桥的基本特性和温度补偿（4-2）式中，式中，1 1 、2 2 、3 3 、4 4分别为应变计分别为应变计R R1 1、R R2 2、R R3 3、R R4 4 、所感受的应变值。所感受的应变值。 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿测量电桥的基本特性和温度补偿应变仪的输出应变为：应变仪的输出应变为：（4-3）由式（由式（43）可见，电桥有下列特性：）可见
5、，电桥有下列特性： 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿测量电桥的基本特性和温度补偿1 1）两相邻桥臂上应变计的应变相减。即应变同号时，）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；变之和；2 2）两相对）两相对桥臂臂上上应变计的的应变相加。即相加。即应变同号同号时，输出出应变为两相两相对桥臂应变之和，异号时为两相对桥臂臂应变之和，异号时为两相对桥臂应变之差；应变之差； 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿测量电桥的基本特性和温度补偿 应变仪的输出应变实际上就是读数应变，所以合仪的输出应变实际上
6、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。且可测出复杂受力杆件中的内力分量。 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿测量电桥的基本特性和温度补偿4.1.2 温度的影晌与补偿温度的影晌与补偿 在测量时，被测构件和所粘贴的应变计的工作环在测量时，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产生热输出t t ，其大小由式（其大小由式（2-17）确定。显然，热）确定。显然，热输出输出t t中是中是不包含结构因受载而
7、产生的应变，即使结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，构处在不承载且无约束状态， t t 仍然存在。仍然存在。 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿测量电桥的基本特性和温度补偿因此，当结构承受载荷时，这个应变就会与由载因此，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到的输出应变中包含了因环境温度变化而引起的应变应变t t因而必然对测量结果产生影响。因而必然对测量结果产生影响。 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿测量电桥的基本特性和温度补偿温度引起的应变
8、温度引起的应变t t的大小可以与构件的实际应变相当，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，如果温度升高应变测量时，如果温度升高1，t t即可达即可达70微应变。微应变。因此，在应变计电测中，必须消除应变因此，在应变计电测中，必须消除应变t t ，以排除温以排除温度的影响，这度的影响，这是十分重要的问题。是十分重要的问题。 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿测量电桥的基本特性和温度补偿测量应变计既传递被测构件的机械应变，又传递环境温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
9、。根据式（度变化引起的应变。根据式（4-3），如果将两个应变计），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四个桥臂，只要每一个应变计的t t相等，即要求应变计相等，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出中就消除了t t的影响。这就是桥路的影响。这就是桥路补偿法。或称为温补偿法。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。度补偿片法。桥路补偿法可分为两种，下面作简单介绍。 4.1测量电桥的基本特性和温
10、度补偿测量电桥的基本特性和温度补偿三. 温度补偿受力-变形(应变) 测量温度-变形(应变)要设法消除温度变化引起的应变的原因:(1)温度变, 电阻变.(2)电阻片丝栅材料的温度系数与被测物不同.方法一: 桥路补偿法由相邻两臂相同的电阻片贴法构件上温度下温度产生的电阻变化(应变变化)是同号的, 自动抵消, 达到了互补.需要说明的是：需要说明的是：我们希望应变片的指示应变反映的是构件因受我们希望应变片的指示应变反映的是构件因受力所产生的应变，而不是环境温度变化所引起的，否则会带力所产生的应变，而不是环境温度变化所引起的，否则会带来很大误差。因此在测量中必须设法消除温度变化的影响。来很大误差。因此在
11、测量中必须设法消除温度变化的影响。 2.4 2.4 电阻应变计的工作特性电阻应变计的工作特性方法二: 温度补偿法相邻两臂电阻片贴法材料温度下受力件(工作片)不受力件(补偿片)消除了工作片上由于温度变化而引起的变, 达到了温度补偿.应采用相同5 5、温度误差及其补偿、温度误差及其补偿 1 1、敏敏感感栅栅电电阻阻随随温温度度的的变变化化引引起起的的误误差差。当当环环境境温温度度变变化化t t 时时，敏敏感感栅栅材材料料电电阻阻温温度度系系数数为为 ，则则引引起起的的电阻相对变化为电阻相对变化为2 2、试件材料的线膨胀引起的误差。当温度变化、试件材料的线膨胀引起的误差。当温度变化t t 时，时，因
12、试件材料和敏感栅材料的线膨胀系数不同，应变片将因试件材料和敏感栅材料的线膨胀系数不同，应变片将产生附加拉长（或压缩），引起的电阻相对变化产生附加拉长（或压缩），引起的电阻相对变化 温度温度误差误差 应变丝的线膨胀系数；应变丝的线膨胀系数；试件的线膨胀系数试件的线膨胀系数相应的虚假应变输出相应的虚假应变输出由温度变化引起的总电阻变化为由温度变化引起的总电阻变化为 单丝自补偿法单丝自补偿法 自补偿法自补偿法 组合式自补偿法组合式自补偿法 线路补偿法线路补偿法电桥补偿法、热敏电阻电桥补偿法、热敏电阻温度补偿温度补偿 o优点：优点： 简单、方便，在常温下补偿效果较好简单、方便，在常温下补偿效果较好o缺
13、点：缺点： 在温度变化梯度较大的条件下，很难做到工作片与补偿片在温度变化梯度较大的条件下，很难做到工作片与补偿片处于温度完全一致的情况，因而影响补偿效果。处于温度完全一致的情况，因而影响补偿效果。 电桥补偿法电桥补偿法 2.4 2.4 电阻应变计的工作特性电阻应变计的工作特性a. a. a. a. 选择式自补偿应变片选择式自补偿应变片选择式自补偿应变片选择式自补偿应变片 优点：容易加工，成本低，优点：容易加工，成本低，缺点：只适用特定试件材料，温度补偿范围也较窄缺点：只适用特定试件材料，温度补偿范围也较窄 即可达到温度自补偿的目的。即可达到温度自补偿的目的。实现温度补偿的条件为实现温度补偿的条
14、件为当被测试件的线膨胀系数当被测试件的线膨胀系数gg已知时，选择敏感栅材料，使已知时，选择敏感栅材料，使1.补偿块补偿法补偿块补偿法 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，如图与工作片处于同一温度场中，如图4-2a所示。在构件被所示。在构件被测点处粘贴电阻应变计测点处粘贴电阻应变计Rl，称工作应变计（简称工作片），接入称工作应变计（简称工作片），接入AB桥臂，桥臂， 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿测量电桥的基本特性和温度
15、补偿另外在补偿块上粘贴一个与工作应变计规格相同的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电阻应变计R2称温度补偿应变计（简称补偿片），称温度补偿应变计（简称补偿片），接入电桥的接入电桥的BC桥臂，在电桥的桥臂，在电桥的AD和和CD桥臂上接入桥臂上接入固定电阻固定电阻R，组成等臂电桥，如图组成等臂电桥，如图4-2b所示。这样，所示。这样，根据电桥的基本特性式（根据电桥的基本特性式（4-3）在测量结果中便消除）在测量结果中便消除了温度的影响。了温度的影响。 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿测量电桥的基本特性和温度补偿 电桥补偿法电桥补偿法电桥补偿法电桥补偿法 U U0 0R R1
16、1R R4 4R R3 3U UR Rb bF FF FR R1 1R Rb bR1 +RR1 +RRb -RRb -RU U0 0R R1 1R RR R4 4R R3 3U UR Rb bR R常用的最好的补偿方法。常用的最好的补偿方法。 （图4-2） 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿测量电桥的基本特性和温度补偿2. 工作片补偿法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
17、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，根据电桥基本特性式（的应变，根据电桥基本特性式（4-3），在应变仪的读数），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。计既参加工作，又起到了温度补偿的作用。RlR2 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿测量电桥的基本特性和温度补偿如果在同一试件上能找到温度相同的几个贴片位置，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
18、变关系又已知，就可采用工作片补偿法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。进行温度补偿。具体应用参见下一节。 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿测量电桥的基本特性和温度补偿 在高温条件下，若用桥路补偿法已无法消除温度影响，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系数而制成的应变计，当环境温度变化时，电阻增量相互系数而制成的应变计，当环境温度变化时，电
19、阻增量相互抵消，使得减少以至不产生温度应变。抵消，使得减少以至不产生温度应变。 4.1测量电桥的基本特性和温度补偿测量电桥的基本特性和温度补偿 应变片的自补偿法应变片的自补偿法应变片的自补偿法应变片的自补偿法 粘贴在被测部位上是一种特殊应变片，当温度变化时，产粘贴在被测部位上是一种特殊应变片，当温度变化时，产生的附加应变为零或相互抵消，这种应变片称为温度自补偿应生的附加应变为零或相互抵消，这种应变片称为温度自补偿应变片。利用这种应变片来实现温度补偿的方法称为应变片自补变片。利用这种应变片来实现温度补偿的方法称为应变片自补偿法。偿法。 a. a. 选择式自补偿应变片选择式自补偿应变片 b. b.
20、 双金属敏感栅自补偿应变片双金属敏感栅自补偿应变片 2.4 2.4 电阻应变计的工作特性电阻应变计的工作特性a. a. a. a. 选择式自补偿应变片选择式自补偿应变片选择式自补偿应变片选择式自补偿应变片 优点：容易加工，成本低，优点：容易加工，成本低，缺点：只适用特定试件材料，温度补偿范围也较窄缺点：只适用特定试件材料，温度补偿范围也较窄 即可达到温度自补偿的目的。即可达到温度自补偿的目的。实现温度补偿的条件为实现温度补偿的条件为当被测试件的线膨胀系数当被测试件的线膨胀系数gg已知时，选择敏感栅材料，使已知时，选择敏感栅材料，使a. a. a. a. 选择式自补偿应变片选择式自补偿应变片选择
21、式自补偿应变片选择式自补偿应变片 优点：容易加工，成本低，优点：容易加工，成本低，缺点：只适用特定试件材料，温度补偿范围也较窄缺点：只适用特定试件材料，温度补偿范围也较窄 即可达到温度自补偿的目的。即可达到温度自补偿的目的。实现温度补偿的条件为实现温度补偿的条件为当被测试件的线膨胀系数当被测试件的线膨胀系数gg已知时，选择敏感栅材料，使已知时，选择敏感栅材料，使组合自补偿法组合自补偿法b. b. b. b. 双金属敏感栅自补偿应变片双金属敏感栅自补偿应变片双金属敏感栅自补偿应变片双金属敏感栅自补偿应变片 敏感栅丝由两种不同温度系数的金属丝串接组成敏感栅丝由两种不同温度系数的金属丝串接组成 选用
22、两者具有不同符号的电阻温度系数选用两者具有不同符号的电阻温度系数调整调整R R1 1和和R R2 2的比例，使温度变化时产生的电的比例，使温度变化时产生的电阻变化满足阻变化满足 通过调节两种敏感栅的长度来控制应变片的通过调节两种敏感栅的长度来控制应变片的温度自补偿，可达温度自补偿，可达0.45/0.45/的高精度的高精度 R1R1R2R2组合自补偿法组合自补偿法b. b. b. b. 双金属敏感栅自补偿应变片双金属敏感栅自补偿应变片双金属敏感栅自补偿应变片双金属敏感栅自补偿应变片 敏感栅丝由两种不同温度系数的金属丝串接组成敏感栅丝由两种不同温度系数的金属丝串接组成 选用两者具有不同符号的电阻温
23、度系数选用两者具有不同符号的电阻温度系数调整调整R R1 1和和R R2 2的比例，使温度变化时产生的电的比例，使温度变化时产生的电阻变化满足阻变化满足 通过调节两种敏感栅的长度来控制应变片的通过调节两种敏感栅的长度来控制应变片的温度自补偿，可达温度自补偿，可达0.45/0.45/的高精度的高精度 R1R1R2R2（1 1）由于温度变化，敏感栅材料的电阻率发生变化（温）由于温度变化，敏感栅材料的电阻率发生变化（温度效应）；度效应）；（2 2）敏感栅材料与被测构件材料之间的线膨胀系数不同。）敏感栅材料与被测构件材料之间的线膨胀系数不同。 2.4 2.4 电阻应变计的工作特性电阻应变计的工作特性
24、4.2电阻应变计在电桥中的接线方法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：到以下目的：实现温度补偿；实现温度补偿；从复杂的变形中测出所需要的某一应变分量；从复杂的变形中测出所需要的某一应变分量； 扩大应变仪的读数，减少读数误差，提高测量精度。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
25、在电桥中的接法。设计应变计在电桥中的接法。 4.2电阻应变计在电桥中的接线方法电阻应变计在电桥中的接线方法 在测量电桥中，根据不同的使用情况，各桥臂的电在测量电桥中，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。测量时，应变计在电阻可以部分或全部是应变计。测量时，应变计在电桥中，常采用以下几种接线方法：桥中，常采用以下几种接线方法： 4.2电阻应变计在电桥中的接线方法电阻应变计在电桥中的接线方法 4.2.1 4.2.1 半桥接线法半桥接线法 若在测量电桥的桥臂若在测量电桥的桥臂AB和和BC上接电阻应变计，而另上接电阻应变计，而另外两臂外两臂AD和和CD接电阻应变仪的内部固定电阻接电阻
26、应变仪的内部固定电阻R，则称则称为半桥接线法（或半桥线路）。为半桥接线法（或半桥线路）。对于等臂电桥对于等臂电桥R Rl l=R=R2 2R R3 3R R4 4，实际测量时，有以下两种实际测量时，有以下两种情况：情况： 4.2电阻应变计在电桥中的接线方法电阻应变计在电桥中的接线方法 1.1.半桥测量半桥测量 半桥测量接法如图半桥测量接法如图4-3所示，电桥的两个桥臂所示，电桥的两个桥臂AB和和BC上均接工作应变计上均接工作应变计R1和和R2。另外两臂另外两臂AD和和CD接固定电接固定电阻阻R，由于固定电阻因温度和工作环境的变化，而产生由于固定电阻因温度和工作环境的变化，而产生的电阻变化很小，
27、且相等，即的电阻变化很小，且相等，即R3R4 0，因而，因而，3=4=0 。根据式（根据式（4-3），应变仪的读数应变为：），应变仪的读数应变为：d=1-2（4-4）图图4-3 半桥测量半桥测量 4.2电阻应变计在电桥中的接线方法电阻应变计在电桥中的接线方法 半桥接法的输出电压变半桥接法的输出电压变化量与两臂感受的应变化量与两臂感受的应变的代数差成正比。通常的代数差成正比。通常有两种情况：有两种情况：两臂所感受的应变大小两臂所感受的应变大小相等，符号相反；测出相等，符号相反；测出应变的绝对值是单臂应应变的绝对值是单臂应变的两倍。变的两倍。 4.2电阻应变计在电桥中的接线方法电阻应变计在电桥中的
28、接线方法 2.单臂测量单臂测量单臂测量接法如图单臂测量接法如图4-4所示，所示，R1为工作应变计，为工作应变计， R2 为为温度补偿应变计，温度补偿应变计， R3 和和R4 为电阻应变仪的内部固定为电阻应变仪的内部固定电阻电阻R。工作应变计感受构件变形引起的应变为工作应变计感受构件变形引起的应变为 ，感受温度引起的应变为感受温度引起的应变为t ，温度补偿应变计感受温温度补偿应变计感受温度引起的应变也为度引起的应变也为t 。根据式（根据式（4-4）可得应变仪的）可得应变仪的读数应变为读数应变为： d= （4-5） 4.2电阻应变计在电桥中的接线方法电阻应变计在电桥中的接线方法 图图4-4 单臂测
29、量单臂测量3.相对两臂测量相对两臂测量相对两臂的测量的输出电压变化量与两臂电阻变化率相对两臂的测量的输出电压变化量与两臂电阻变化率（感受的应变（感受的应变)的代数和成正比。通常有两种情况：的代数和成正比。通常有两种情况：1.两臂所感受的应变大小相等，符号相同时；测出应两臂所感受的应变大小相等，符号相同时；测出应变的绝对值是单臂应变的两倍。变的绝对值是单臂应变的两倍。2.当相对两臂感受相同的应变的绝对值相等，但符号当相对两臂感受相同的应变的绝对值相等，但符号相反时，电桥输出的电压等于零；相反时，电桥输出的电压等于零； 4.2电阻应变计在电桥中的接线方法电阻应变计在电桥中的接线方法 4.2.2 全
30、桥接线法全桥接线法 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（或全桥线接线法（或全桥线 路）对于等臂电桥，实际测量时，路）对于等臂电桥，实际测量时，有以下两种情况：有以下两种情况：1.全桥测量全桥测量测量电桥的四个桥臂上都接工作应变计，如图测量电桥的四个桥臂上都接工作应变计，如图4-5所所示。工作应变计感受应变分别为示。工作应变计感受应变分别为1、2 、3 、4。根根据式据式（4-34-3），应变仪的读数应变为：），应变仪的读数应变为： d=1-2- 3+4（4-6）结论：结论：电桥相邻两臂的电阻变化率对于输出电压的影响电桥相邻两臂
31、的电阻变化率对于输出电压的影响是：同号相减，异号相加；是：同号相减，异号相加；电桥相对两臂的电阻变化率对于输出电压的影响是：同电桥相对两臂的电阻变化率对于输出电压的影响是：同号相加，异号相减；号相加，异号相减； 我们可以利用这一特性，根据待测对象选择适当的连我们可以利用这一特性，根据待测对象选择适当的连接方法，使电桥输出电压只与需要测量的应变有关。而接方法，使电桥输出电压只与需要测量的应变有关。而不需要测量的应变量则相互抵消，不致在输出电压中反不需要测量的应变量则相互抵消，不致在输出电压中反映出来。映出来。 4.2电阻应变计在电桥中的接线方法电阻应变计在电桥中的接线方法 4.2电阻应变计在电桥
32、中的接线方法电阻应变计在电桥中的接线方法 2.对臂测量对臂测量电桥相对两臂接工作应变计，另相对两臂接温电桥相对两臂接工作应变计，另相对两臂接温变计。设工作应变计感受构件变形引起的应变分别为变计。设工作应变计感受构件变形引起的应变分别为和和（4）， 感受温度引起的应变为感受温度引起的应变为t，即：即：1 1=+t ，2 2=-=-t ，3 3=-=-t ，4 4=（4）+t ，根据式（根据式（4-6）应变）应变仪的读数应变为：仪的读数应变为： d=+（4） （4-7 ） 4.2电阻应变计在电桥中的接线方法电阻应变计在电桥中的接线方法 4.2.3 串联和并联式接线法串联和并联式接线法 在应变测量过
33、程中，可将应变计串联或并联起来接在应变测量过程中，可将应变计串联或并联起来接人测量桥臂，图人测量桥臂，图4-64-6a a为串联半桥线路，图为串联半桥线路，图4-64-6b b则为并联则为并联半桥线路，也可以接成串、并联全桥线路。半桥线路，也可以接成串、并联全桥线路。 图图4-6 4-6 串联和并联式接线法串联和并联式接线法 4.2电阻应变计在电桥中的接线方法电阻应变计在电桥中的接线方法 4.2电阻应变计在电桥中的接线方法电阻应变计在电桥中的接线方法 1.1.串联接线法串联接线法 设在桥臂中设在桥臂中串联串联了了n n个阻值为个阻值为R R的应变计（见图的应变计（见图4-4-6 6a a），）
34、，则总阻值为则总阻值为nRnR，当每个应变计的电阻改变分别为当每个应变计的电阻改变分别为RR1 1、RR2 2、RRn n 时，则：时，则： (4-8) 4.2电阻应变计在电桥中的接线方法电阻应变计在电桥中的接线方法 由上式可知：由上式可知：1）串联接线后桥臂的应变为各个应变计应变值的算术）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。这一特点实际测量中具有实用价值；平均值。这一特点实际测量中具有实用价值；2）当每一桥臂中串联的各个应变计的应变相同时，即）当每一桥臂中串联的各个应变计的应变相同时，即1= 2 n= 时，则：时，则：1= （4-9）它表明当桥臂中它表明当桥臂中串联串联的各个
35、应变计的应变相同时，桥臂的应的各个应变计的应变相同时，桥臂的应变就等于串联的个应变计的应变值。变就等于串联的个应变计的应变值。3）串联串联后的桥臂后的桥臂电阻增大电阻增大，在，在限定电流限定电流下，可以下，可以提高供提高供桥电压桥电压，相应地读数，相应地读数应变增大应变增大； 4.2电阻应变计在电桥中的接线方法电阻应变计在电桥中的接线方法 4）电阻串联后并不能提高电桥的输出电压，其输出电）电阻串联后并不能提高电桥的输出电压，其输出电压仍和单独一片时相同；压仍和单独一片时相同；5）如果串联的电阻感受大小相等、方向相反的应变时，）如果串联的电阻感受大小相等、方向相反的应变时，电桥的输出电压为零；电
36、桥的输出电压为零；6）利用电阻片的串联虽然不能提高电桥的输出电压，但）利用电阻片的串联虽然不能提高电桥的输出电压，但可以消除不需要测量的应变量，而保留待测的应变量；可以消除不需要测量的应变量，而保留待测的应变量； 4.2电阻应变计在电桥中的接线方法电阻应变计在电桥中的接线方法 2.并联接线法并联接线法 如果在如果在AB桥臂上桥臂上并联并联n个阻值为个阻值为R的应变计（见图的应变计（见图4-6b），），各应变计的阻改变量分别为各应变计的阻改变量分别为R 1 ，R 2 ，Rn则桥则桥臂电阻和桥臂电阻的改变量为：臂电阻和桥臂电阻的改变量为： 4.2电阻应变计在电桥中的接线方法电阻应变计在电桥中的接线
37、方法 （4-10）和和桥臂应变则为：桥臂应变则为：1）当同一桥臂中）当同一桥臂中并联并联的所有应变计的电阻改变量都相同的所有应变计的电阻改变量都相同时，即时，即R 1 = R 2 =Rn= R ，各个应变计的应变各个应变计的应变也均相同，设为也均相同，设为 ，则桥臂的应变：则桥臂的应变：（4-11）由上式可知：由上式可知： 4.2电阻应变计在电桥中的接线方法电阻应变计在电桥中的接线方法 可见，当桥臂中可见，当桥臂中并联并联的各个应变计的应变相同时，的各个应变计的应变相同时，桥臂的应变就等于并联的桥臂的应变就等于并联的应变值；应变值； 2）并联后的桥臂电阻减小，并联后的桥臂电阻减小，在通过应变计
38、的电流不超过在通过应变计的电流不超过最大最大工作工作电流电流的条件下，电桥的的条件下，电桥的输出电流输出电流可以相应地可以相应地提提高高n倍倍，这对于直接用电流表或记录仪器是有利的；，这对于直接用电流表或记录仪器是有利的； 4.2电阻应变计在电桥中的接线方法电阻应变计在电桥中的接线方法 从以上分析可见，采用不同的布片方案的接桥方式，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的。因此，在实际应用变仪的读数应变间的关系是不同的。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，足一定测量要求下，布片方案和接线方式尽可能简单并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。且能够得到较高的读数应变为宜。 4.2电阻应变计在电桥中的接线方法电阻应变计在电桥中的接线方法
