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测量电桥的接法


    各种应变计和传感器通常需采用某种测量电路接入测量仪表,测量其输出信号。对于电阻应变计或者电阻应变计式传感器,通常采用电桥测量电路,将应变计引起电阻变化转换为电压信号或电流信号。电桥的测量电路由电阻应变计及电阻组成桥臂,电桥的应变计接桥方式分为半桥和全桥。

    在实际测量中,可以利用电桥的基本特性,采用各种电阻应变计在电桥中不同的连接方法达到不同的测量目的:
1. 实现温度补偿。
2. 从比较复杂的组合应变中测出指定成分而排除其他成分。
3. 扩大应变仪的读数,以减少读数误差,提高测量灵敏度。

在实际测量中,常采用的电桥连接方法包括如下几种:
一、全桥接线法
    在测量电桥的四个桥臂上全部连接电阻应变计,称为全桥接线法(全桥线路),如图1-5(a)所示。对于等臂电桥,此时应变仪的应变读数为: 
            εr=ε1-ε2+ε3-ε4                 (1-8)
  
    (a)全桥线路                    (b)半桥线路 

                    图1-6 电桥线路

在实际测量过程中分为以下两种情况:
(一) 全桥测量
电桥的四个桥臂上都接工作应变计。
(二) 相对两桥臂测量
电桥相对两桥臂接工作应变计,另外相对两桥臂接温度补偿应变计。
二、半桥接线法
若在测量电桥的桥臂AB和BC上接应变计,而另外两桥臂DA和CD接电阻应变仪的内部固定电阻R,则称为半桥接法(或半桥线路),如图1-5(b)所示。由于桥臂DA和CD接固定电阻,不感受应变,因此对于等臂电桥得知应变仪的读数为:εr=ε1-ε2        (1-9)

实际测量时,在AB上接一工作应变计,而在BC上接温度补偿应变计。

三、串连和并联接线法
    在应变测量中,若采用多个应变计时,也可以将应变计串联或并联起来接入测量电路,如图1-6(a)所示为串联半桥接线法,图1-6(b)所示则为并联半桥接线法。若每个应变计的电阻值为R,其增量均为△R,则在图1-6(a)中,R1=nR, △R1=n△R;而在图1-6(b)中,R1=R/n, △R1=△R/n。很容易看出,它们的AB桥臂电阻相对变化量均为△R1/R1=△R/R,这与在桥臂AB上只接单个应变计时的电阻相对变化量完全相同。因此串联和并联接线都不会增加读数应变。但是,串联后使桥臂电阻增大,因此在限定电流时,可以提高供桥电压,相应的便可以增加信号输出。并联后则使桥臂电阻减小,因而输出电流相应提高,这对于直接采用电流表或记录仪器时是比较有利的。
 
   (a) 串联半桥电路     (b) 并联半桥电路

               图1-7串连和并联接线法
 

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