§2-2電阻應(yīng)變儀一.電阻應(yīng)變儀一般介紹

由于電阻應(yīng)變片的相對(duì)變化很小，因此必須設(shè)計(jì)專門的儀器對(duì)上述應(yīng)變轉(zhuǎn)化成的電阻相對(duì)變化進(jìn)行測(cè)量，最后用應(yīng)變的標(biāo)度指示出來(lái)。該類儀器就是應(yīng)變儀，它由測(cè)量電路和放大器構(gòu)成。

電橋分類：●按橋壓分：直流電橋；交流電橋●按輸出方式分：功率電橋（按低阻抗負(fù)載）電壓電橋（按高阻抗負(fù)載）

電阻應(yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路:

由于將應(yīng)變等機(jī)械量轉(zhuǎn)換為電阻的變化，此變化的數(shù)量是很微弱的，因此須采用高精度的測(cè)量電路——電橋測(cè)量電路。二.測(cè)量電橋測(cè)量電橋的任務(wù)：把電阻的變化量轉(zhuǎn)化成電壓或電流的的變化量，以便于后續(xù)儀表的計(jì)量與測(cè)量。1、直流電橋的基本關(guān)系常用的幾個(gè)術(shù)語(yǔ):全橋：半橋：相對(duì)橋臂相鄰橋臂鄰臂對(duì)臂全橋半橋直流電橋平衡條件：即：相對(duì)橋臂電阻之積相等。當(dāng)平衡電橋橋臂電阻發(fā)生變化時(shí)，其輸出電壓為：（1）電橋的電壓輸出：（2）電橋輸出公式的使用前提條件：1）先決條件是：電橋起始是平衡的；2）無(wú)論各電阻如何變化，一定要在平衡點(diǎn)附近；3）僅發(fā)生微小變化.a)等臂全橋（3）兩種特殊電橋的輸出：b)等臂半橋?qū)ΨQ半橋：R3、R4為固定電阻非對(duì)稱半橋：R1、R4為固定電阻非對(duì)稱半橋的輸出還與橋臂阻值比有關(guān)。（4）總結(jié)與討論：（1）電橋平衡條件（2）電橋的輸出電壓與相對(duì)計(jì)算電阻增量成正比其中R為一個(gè)橋臂的阻值。（3）因與應(yīng)變成正比，因此電橋的輸出電壓與應(yīng)變成正比。（4）對(duì)于等臂全橋，由于，電橋輸出公式又可寫成:上式為電橋加減特性表達(dá)式。電橋輸出的八字原則：

相鄰相減，相對(duì)相加。2.交流電橋的基本關(guān)系：電阻平衡、存在不平衡電容或相對(duì)橋臂阻抗之積相等交、直流電橋的異同點(diǎn)相同點(diǎn)：輸出電壓的幅值都與被測(cè)的應(yīng)變成正比；不同點(diǎn)：直流電橋交流電橋輸出的是正或負(fù)的直流電壓，與應(yīng)變同頻率變化。輸出的是正弦調(diào)幅波；從輸出電壓的正或負(fù)，可以判斷是拉應(yīng)變還是壓應(yīng)變?？赏ㄟ^(guò)輸出與參考橋壓的相位相同或是相反來(lái)判斷拉、壓應(yīng)變的關(guān)系；只要電阻調(diào)平衡。既有電阻調(diào)平衡，又有電容調(diào)平衡。3.電橋的讀數(shù)方法：（1）直接讀數(shù)法：將電橋的輸出直接或經(jīng)放大器放大后，用電表讀出或用示被器記錄。電表的讀數(shù)或示被器的記錄曲線正比于被測(cè)量的量值或變化過(guò)程一般動(dòng)態(tài)測(cè)試儀器即動(dòng)態(tài)應(yīng)變都是采用這種讀數(shù)方法。1）機(jī)械標(biāo)定法：在等強(qiáng)度梁上貼好與測(cè)點(diǎn)相同規(guī)格的應(yīng)變片，測(cè)量系統(tǒng)的狀態(tài)維持測(cè)試時(shí)的狀態(tài)不變，給梁加載，使它產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變，此時(shí)應(yīng)變儀上輸出一個(gè)大小一定的電信號(hào)與該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變相對(duì)應(yīng)，以此電信號(hào)為基準(zhǔn)，來(lái)度量對(duì)應(yīng)于被測(cè)動(dòng)應(yīng)變的電信號(hào)所代表的應(yīng)變值。缺點(diǎn)：現(xiàn)場(chǎng)使用不方便。優(yōu)點(diǎn)：不需要修正。注意：必須進(jìn)行標(biāo)定。3.電橋的讀數(shù)方法：1）機(jī)械標(biāo)定法：2）電標(biāo)定法：在動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上專設(shè)標(biāo)定電路，由標(biāo)定電路給出代表一定應(yīng)變的電信號(hào)，與對(duì)應(yīng)于被測(cè)應(yīng)變的電信號(hào)進(jìn)行比較。優(yōu)點(diǎn)：方便可靠。橋臂并聯(lián)標(biāo)定電阻標(biāo)定和測(cè)試的示波圖標(biāo)定應(yīng)變：標(biāo)定電橋法：電壓標(biāo)定法：標(biāo)定精度較高。（2）零讀數(shù)法：利用一些調(diào)節(jié)元件(可調(diào)電阻)使電橋恢復(fù)平衡，然后記下調(diào)節(jié)元件的調(diào)節(jié)量，從而計(jì)算被測(cè)量的大小。這時(shí)，指示電表只起平衡指示作用。一般靜態(tài)測(cè)試儀器如靜態(tài)應(yīng)變儀常采用這種讀數(shù)方法。將測(cè)量電橋和讀數(shù)電橋反向串聯(lián)起來(lái)，調(diào)整讀數(shù)橋的橋臂電阻值，使兩橋串聯(lián)后的輸出電壓等于零。應(yīng)變片的靈敏系數(shù)應(yīng)變儀的靈敏系數(shù)讀數(shù)應(yīng)變雙電橋零讀數(shù)法的原理圖(三）靜態(tài)電阻應(yīng)變儀靜態(tài)電阻應(yīng)變儀由電橋、振蕩器、交流放大器、相敏檢波器、指示電表等組成（四）動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀多采用交流供橋、載波放大的形式。由電橋、標(biāo)定電路、振蕩器、放大器、相敏檢波器、濾波器等組成。被測(cè)應(yīng)變信號(hào)調(diào)幅后輸出電壓一般檢波器檢波相敏檢波器檢波（五）應(yīng)變儀的使用：(1)應(yīng)變儀的選用原則應(yīng)變儀的工作頻率應(yīng)大于被測(cè)量的最高次諧波分量的頻率，以保證不產(chǎn)生幅頻失真和相頻失真。應(yīng)變儀的最大量程應(yīng)大于被測(cè)應(yīng)變的最大值，并應(yīng)使其輸出不超過(guò)最大線性輸出量，以保證不產(chǎn)生非線性失真。應(yīng)變儀的輸出形式應(yīng)與記錄儀相適應(yīng)，并注意它們之間的阻抗匹配。對(duì)于靜態(tài)測(cè)量，應(yīng)根據(jù)測(cè)試精度要求和測(cè)試量來(lái)選擇儀器的分辨率（最小應(yīng)變讀數(shù)）和測(cè)量點(diǎn)數(shù)（配預(yù)調(diào)平衡箱）。應(yīng)變儀的使用：（2）應(yīng)變儀的操作要點(diǎn)：按實(shí)測(cè)需要確定接橋形式，測(cè)點(diǎn)與儀器間的連線應(yīng)采用金屬屏蔽線，導(dǎo)線要固定，接地點(diǎn)要正確。根據(jù)被測(cè)信號(hào)的大小，正確選擇衰減器的檔位，使其輸出既有一定的幅度，又不產(chǎn)生非線性失真。連接記錄器，并注意其阻抗匹配。對(duì)于電標(biāo)定，其標(biāo)定應(yīng)變應(yīng)根據(jù)被測(cè)信號(hào)的最大值來(lái)選用，一般標(biāo)定應(yīng)變＝2/3被測(cè)最大值儀器的預(yù)調(diào)平衡應(yīng)在“預(yù)調(diào)平衡”的檔位上進(jìn)行。溫度效應(yīng)

(1)溫度變化引起的電阻變化

(2)被測(cè)試件與應(yīng)變片膨脹系數(shù)不同引起的附加應(yīng)變例如：一鎳鉻絲片，標(biāo)距貼在單向應(yīng)力的鋼件上，當(dāng)℃

§3溫度補(bǔ)償?shù)霓k法(1)