傳感器與檢測(cè)技術(shù)第三章2

1、2.1.3 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路 1 1 直流電橋直流電橋2 2 非線性誤差及其補(bǔ)償非線性誤差及其補(bǔ)償 1. 直流電橋 直流電橋的工作原理 )()()(-214343214321L3241LRRRRRRRRRRRRRRRRRUI 時(shí)電橋平衡平衡條件 :R1R4=R2R3 R1/R2=R3/R4 R1+R1R2R4R3UILRLL0I 不平衡直流電橋的工作原理及靈敏度 當(dāng)電橋后面接放大器時(shí), 電橋輸出端看成開(kāi)路.電橋的輸出式為： URRRRRRRRU)(432132410應(yīng)變片工作時(shí)，其電阻變化應(yīng)變片工作時(shí)，其電阻變化R )()()(44332211332244110RRRRRRRRRRRRRR

2、RRUU采用等臂電橋，即采用等臂電橋，即R1= R2= R3=R4=R 。此時(shí)式。此時(shí)式(2.1.24)可寫(xiě)為可寫(xiě)為)2)(2()(4321324143210RRRRRRRRRRRRRRRUU當(dāng)當(dāng)Ri R ( i=1,2,3,4) 時(shí)，略去上式中的高階微量，則時(shí)，略去上式中的高階微量，則 RRRRRRRRUU432104432104UKU上式表明： Ri R時(shí)，電橋的輸出電壓與應(yīng)變成線性關(guān)系。 若相鄰兩橋臂的應(yīng)變極性一致，即同為拉應(yīng)變或壓應(yīng)變時(shí)，輸出電壓為兩者之差；若相鄰兩橋臂的應(yīng)變極性不同，則輸出電壓為兩者之和。 若相對(duì)兩橋臂應(yīng)變的極性一致，輸出電壓為兩者之和；反之則為兩者之差。 電橋供電電

3、壓U越高，輸出電壓U0越大。但是，當(dāng)U大時(shí)，電阻應(yīng)變片通過(guò)的電流也大，若超過(guò)電阻應(yīng)變片所允許通過(guò)的最大工作電流，傳感器就會(huì)出現(xiàn)蠕變和零漂。 增大電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K，可提高電橋的輸出電壓。2.1.3 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路 1 1 直流電橋直流電橋2 2 非線性誤差及其補(bǔ)償非線性誤差及其補(bǔ)償 單臂電橋，即R1橋臂變化R，理想的線性關(guān)系 實(shí)際輸出電壓實(shí)際輸出電壓 RRUU4010211424RRRRURRRUU電橋的相對(duì)非線性誤差為電橋的相對(duì)非線性誤差為 KRRRRRRUU21211211121111002.非線性誤差及其補(bǔ)償減小非線性誤差 采用的措施為： （1）采用半橋差動(dòng)電橋 R1R2F43

4、32211110RRRRRRRRRUUU0R1R1R4R3UR2R2RRUU20R1R2R3R4=R，R1R2=R 嚴(yán)格的線性關(guān)系電橋靈敏度比單臂時(shí)提高一倍溫度補(bǔ)償作用輸出電壓為：RRUU0U0R1R1UR2R2R4R4R3R3全橋差動(dòng)電路2.2.5 測(cè)量橋路及溫度補(bǔ)償由于制造、溫度影響等原因，電橋存在失調(diào)、零位溫漂、靈敏度溫度系數(shù)和非線性等問(wèn)題，影響傳感器的準(zhǔn)確性。減少與補(bǔ)償誤差措施 1. 恒流源供電電橋 2. 零點(diǎn)溫度補(bǔ)償 3. 靈敏度溫度補(bǔ)償1. 恒流源供電電橋恒流源供電的全橋差動(dòng)電路恒流源供電的全橋差動(dòng)電路 假設(shè)假設(shè)RT為溫度引起的電阻變化為溫度引起的電阻變化 IIIADCABC21電橋的輸出為電橋的輸出為RIRRRIRRRIUUTTBD)(21)(210電橋的輸出電壓與電阻變化成正比，與恒流源電流成正比，電橋的輸出電壓與電阻變化成正比，與恒流源電流成正比，但與溫度無(wú)關(guān)，因此測(cè)量不受溫度的影響。但與溫度無(wú)關(guān)，因此測(cè)量不受溫度的影響。2.溫度漂移及其補(bǔ)償U(kuò)R1R2R4R3U0RsRpVD溫度變化而變化，將引起溫度變化而變化，將引起零漂零漂和和靈敏度漂移靈敏度漂移 零零 漂漂 擴(kuò)散電阻值隨溫度變化擴(kuò)散電阻值隨溫度變化靈敏度漂移靈敏度漂移 壓阻系數(shù)隨溫度變化壓阻系數(shù)隨溫度變化零零 位位 溫溫 漂漂 串、并聯(lián)電阻串、