动态电阻应变仪的原理方框图 第5章应变仪_工学_高等教育_教育专区

理论力学理论力学第五章 电阻应变仪第一节 电阻应变仪的工作原理在第四章中介绍了使用电阻应变片测量应变是利用应变 片的电阻应变效应，由式（4-2）可得1 ?R ? ? K R（5-1）式（5-1）中为应变片灵敏系数；R为应变片原始电阻；为应 变片电阻改变量。p.1理论力学理论力学一、直流电桥图5-1为惠斯登电桥的原理 图。电桥中的电阻Rl、R2、R3和 R4组成四个桥臂AB、BC、CD和DA。 当四个桥臂的电阻值相等时电桥 平衡，则BD之间的输出电压。若 电桥中的任意一个电阻发生变化， 电桥平衡被破坏，输出电压不再 为零，所以电压定量地反映了桥 臂电阻值的变化。图5-l 惠斯登电桥原理p.2理论力学理论力学一、直流电桥 根据电工学原理I1, 2 ? E /( R1 ? R2 )U AB ? R1 E /( R1 ? R2 )I 3, 4 ? E /( R3 ? R4 )U AD ? R4 E /( R4 ? R3 )U AD ? U A ? U DR1 R3 ? R2 R4 E （a） ( R1 ? R2 )( R4 ? R3 )而 故U AB ? U A ? U B ,U DB ? U D ? U B ? U AB ? U AD ? [ R1 /( R1 ? R2 ) ? R4 /( R4 ? R3 )]E ?R1 R3 ? R2 R4 ，电桥平衡。

若各电阻分别有增量 当 U DB ? 0 时， ?R1 、 ?R3 和 ?R4 时，输出端有不平衡桥压 ?U DB 输出。 ?R2 、?U DB ?U DB ?U DB ?U DB ?U DB ? ?R1 ? ?R2 ? ?R3 ? ?R4 ?R1 ?R2 ?R3 ?R4?R1 ( R1 ? R2 )(b)?U DB ( R ? R2 ) ? R1 其中， ?R1 ? 1 ?R1 E 。 2p.3理论力学理论力学一、直流电桥?U DB ?U DB ? R ?R3 同理， 2、 ?R2 ?R3和?U DB ?R4 ?R4均采用类似的计算，通常选取 R1 ? R2 ? R3 ? R4 ? R ，故化简得?U DB ? E ?R1 ?R2 ?R3 ?R4 KE ( ? ? ? )? (? 1 ? ? 2 ? ? 3 ? ? 4 ) 4 R1 R2 R3 R4 4(5-2 )在静态电阻应变仪中一般将电压△ UBD 放大后再直接反变换成应变量，K仪?仪 ? l △U 式中BD?l KE ( ?41? ?2? ?? ? 4 ) 3K仪为应变仪的灵敏系数， ??仪为应变仪读数， l为应变仪的放大倍数。

只要设法让K仪=l KE4则p.4理论力学理论力学一、直流电桥 K仪?仪 ? l △UBD ?l KE ( ?41? ?2? ?? ? 4 ) 3 (5-3)? 仪 ? ?1 ? ? 2 ? ? 3 ? ? 4上式称为测量电桥桥路联接的基本关系式从上式可见，应变测量电桥具有邻臂相减，对臂相加的特性。 1.若四个桥臂均由电阻应变片接成，称这种接法为全桥接法； 2.若Rl和R2为电阻应变片，R3和R4为仪器内部的精密无感电阻，这种接法 为半桥接法。在半桥接法中，设电阻应变片受力变形后电阻改变量为 △Rl、△R2，而R3和R4电阻不变，则有? 仪 ? ?1 ? ? 2(5-4)p.5理论力学理论力学二、交流电桥 如图5-2所示，图中C1、 C2 为电阻应变片本身及连接导 线的分布电容。对于半桥接 法，R3和R4为应变仪内部精 密无感电阻，可看作是纯阻 性的，由电桥平衡条件R1 R3 ? R2 R4 ? ? R3C1 ? R4 C 2 ?（5-5）由于 R3 ? R4 ， 于是R1 ? R2 ? ? C1 ? C 2 ?（5-6）图5-2 交流电桥可见，要使交流电桥平衡，需同时满足电阻平衡和电容 平衡两个条件。