桥式测量电路.doc-综合文档

桥式测量电路是一种广泛应用于各种物理量检测的电路，如力、压力、加速度和温度等。这种电路的核心是利用应变片来感知物理变化，然后转换为电信号。在本例中，我们讨论的是一个典型的四臂桥式电路，由四个应变片电阻R1、R2、R3、R4组成，以及一个温度补偿电阻Rm。 在无负载、无温度变化的理想情况下，电桥的每个臂的电阻都是相等的（R1 = R2 = R3 = R4 = R），因此电桥输出电压V为零。然而，当应变片受到力的作用导致电阻发生变化时，电桥会产生输出电压。假设应变片的灵敏系数为K，应变量为ε，电桥的输出电压V将与各臂电阻变化率的代数和成正比，公式表示为： \[ V = (K\epsilon_1 - K\epsilon_2 + K\epsilon_3 - K\epsilon_4) \] 这表明电桥的电压输出与四个应变片感受到的应变量的代数和成比例。在实际应用中，例如在电阻应变式称重传感器中，四个应变片分别安装在弹性梁的不同位置。当外力作用于传感器，导致梁变形时，R1和R3因拉伸而增加阻值（ε1和ε3为正值），R2和R4因压缩而减小阻值（ε2和ε4为负值）。如果应变片的阻值变化绝对值相等，即ΔR1 = ΔR3 = +ΔR，ΔR2 = ΔR4 = -ΔR，电桥的输出电压简化为： \[ V = 4K\epsilon \cdot \Delta R = eK\epsilon \] 其中，e是激励电压，SU（传感器输出灵敏度）定义为： \[ SU = \frac{V}{K\epsilon} \] 补偿电阻Rm的引入是为了抵消环境因素如温度变化带来的影响。温度变化会影响应变片的电阻，导致零点漂移和输出灵敏度的变化。通过零载输出温度补偿和输出灵敏度温度补偿，可以降低这些误差，提高传感器的精度和稳定性。 在实际设计和应用中，桥式测量电路还需要考虑到以下几点： 1. 应变片的选择：应选用灵敏度高、线性度好、温度系数低的应变片。 2. 弹性梁的设计：弹性梁的形状、尺寸和材料选择直接影响传感器的性能和测量范围。 3. 应变片的粘贴：应变片的粘贴位置和工艺会直接影响测量结果的准确性。 4. 温度补偿：除了Rm外，可能还需要额外的温度传感器和补偿电路来抵消温度对测量的影响。 5. 非线性校正：由于实际应变片的电阻-应变特性并非完全线性，可能需要非线性校正电路或软件算法来修正。 桥式测量电路是通过应变片检测物理量变化的关键技术，而温度补偿和其他补偿策略的运用能显著提升传感器的性能和可靠性。在工程实践中，理解并优化这些参数对于获得精确、稳定的测量结果至关重要。