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電阻應變式傳感器的測量轉換電路

時間:2012-10-23

來源:網絡轉載

導語:應變計將應變的變化轉換成電阻的相對變化還需將這種變化轉換為電壓或電流的變化,才能用電測儀表進行測量。通常采用電橋電路文現微小阻值變化的轉換。

 

根據激勵電源不同,有直流電橋和交流電橋兩種

1.直流電橋

直流電橋的基本形式,它是由連接成環形的四個橋臂組成的,每個橋留上是一個電阻、在電阻的兩個相對連接點與—接人激勵的直流電源,而在另兩個連接點與上接引出線作為電橋的輸出端,在它的后面可以接后續的直流放大器A等。兩個對角線將相對的兩個頂點連接起來,就好僳在它們之間架起了一座“橋”。沒橋臂的電阻分別為只及和直流電橋電路,它們可以全部或部分是應變計;由于其中一個橋臂(或兩個、三個、四個橋留)的應變電阻受外界物理量的變化而發生微小變化。將引起良流電橋的輸出電壓發生變化,所以,可以由此測量被測的物理量。

用全橋測量還有一個優點即:如果有溫度變化時,由于兩相鄰的應變計具有相同的電阻溫度誤差,所以,它們所產生的附加溫度電壓因相減而抵消,實現了溫度的自動補償。若采用單臂電橋工作,為了補償溫度誤差,往往也需在此工作應變計附近放置另一個相同的應變計,并接入相鄰的工作橋臂中:該片雖然不承受應變,但也和工作應變計一樣感受溫度的變化。由于它們由溫度變化引起的電阻變化相同,所以能通過電橋的和、差特性得到補償。

直流電橋的優點是:①所需要的高穩定度直流電源易于獲得。②倉測量靜態或難靜態物理量時,輸出量是直流量,可用直流電表測量,精度較高:③電橋調節平衡電路簡單,只需對純電阻加以調整即可;④對傳感器及測量電路的連接導線要求低,分布參數影響小。它的缺點是:容易引入工頻干擾;后續電路需要采用直流放大器,容易產生零點漂移,線路也較復雜;不適宜于進行動態測量。因此.需要采用交流電橋作為測量轉換電路。

2.交流電橋

交流電橋采用交流電壓(大多采用正弦波電壓)激勵,它的一般形式如圖3—12所示。其結構形式與直流電橋基本相同。但在具體實現時與直流電路有如下不向點丫是激勵電源,交流電歷掣田怠爍布婚d隅涌謝烹傾奪茄由惋服.申源頻率一般是被測信號頻率的10倍以上;二是交流電橋的橋臂可以是純電阻,也可以是包含有電感、電容的交流阻抗。

交流電橋的平衡條件躺出電壓公式與直流電橋在形式上類似,其推導過程也與直流電橋基本相同,只是直流電橋中的純電阻參數需要由交流阻抗替代,即以復阻抗Zl、Z2、Z3代替Rl、R2,R3和只以復數zJ代替在此就元需重復推導和闡述了。

其物澀感義且文流電橋耍達到平衡、必須滿足電橋的四個鋅中對邊阻抗模的乘積相等,及對邊阻抗角的和相等。由此見,交流電橋的平衡耍比直流電橋的平衍復雜。村電橋作韌始平衡調節時.一般既有電阻預凋平衡,也商電容頂調平衡。

常用交流橋調平衡電路為串聯電阻調平法,為串聯電阻為什聯電阻調平達、和戰通常取相同阻恒;為差動電容調平法為差動電容;為阻容調平法,組成T形電路,可通過對電阻、電容交替調節,使電橋達到平街。

3.幾種實用的直流電橋模塊電路

隨著接成心路技術吶1;斷進步,各種高性能扁精度、高共模抑制比的運算放大器不斷出現,專用的信號處理電路模塊和尚精度的傳感器電源模塊相繼制成。

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