一、采用应变式电阻传感器进行测量时为什么要进行温度补偿?常用的温度补偿方法有哪些?各有哪些优缺点?
电阻应变片对温度变化十分敏感。当环境温度变化时,因应变片的线膨胀系数与被测构件的线膨胀系数不同,且敏感栅的电阻值随温度的变化而变化,所以测得应变将包含温度变化的影响,不能反映构件的实际应变,因此在测量中必须设法消除温度变化的影响。
消除温度影响的措施是温度补偿。在常温应变测量中温度补偿的方法是采用桥路补偿法。它是利用电桥特性进行温度补偿的。
1.补偿块补偿法 把粘贴在构件被测点处的应变片称为工作片,接入电桥的AB桥臂;另外以相同规格的应变片粘贴在与被测构件相同材料但不参与变形的一块材料上,并与被测构件处于相同温度条件下,称为温度补偿片,将它接入电桥与工作片组成测量电桥的半桥,电桥的另外两桥臂为应变仪内部固定无感标准电阻,组成等臂电桥。有电桥特性可知,只要将补偿片正确的接在桥路中即可消除温度变化所产生的影响。
2.工作片补偿法 这种方法不需要补偿片和补偿块,而是在同一被测构件上粘贴几个工作应变片,根据电桥的基本特性及构件的受力情况,将工作片正确地接入电桥中,即可消除温度变化所引起的应变,得到所需测量的应变。
二、电阻应变电桥灵敏度计算?
灵敏度是电桥测量技术的一个重要指标,电桥的灵敏度可以用电桥测量臂的单位相对变化量引出输出端电压或电流的变化来表示,即:
Su=⊿Uo/(⊿R/R)或Si=⊿Io(⊿R/R)
分别表示电桥的电压灵敏度和电流灵敏度。
测量电桥的桥臂电阻一般都应该按最大灵敏度来选择。
[电桥电路]
电桥电路
电桥电路有单臂桥、双臂桥、全桥之分
1、单臂变化时⊿Uo=±0.25U·⊿R/R
2、两臂变化时⊿Uo=±0.5U·⊿R/R
3、四臂变化时⊿Uo=±U·⊿R/R
有上述计算式可知,测量电桥输出给放大器的电压大小,是由驱动电源电压U和桥臂电阻的相对变化量决定的,而且是正比关系。
由电桥灵敏度的公式可知,提高测量电桥的灵敏度,靠提高驱动电源电压和增加变化的桥臂即可达到。
三、如何将电阻式应变片的电阻变化转换为电压或电流信号?
电阻应变片是传感器的一种,它的原理是将被测物体应力的微小变化,转换成本身的电阻的微小变化,通过电桥电路将电阻变化转变成电压或电流的变化。
在测量前,将电阻应变片贴在被测物体的表面,让应变片成为直流电桥的一个桥臂,将电桥调平衡。
当测试时,应变片阻值变化,电桥失衡,便有电压或电流输出。
以上就是将电阻式应变片的电阻变化转换为电压或电流信号的过程。
四、在应变计工作于电桥单臂时,电阻应变计是否可以选用负应变计?
正负均可,单臂电桥对应变计的受力方向没限制,不管应变计受拉还是受压,其阻值都会发生变化,从而使得桥路有电压输出.
五、电桥的基本原理?
电桥的原理:当一电流表连接两个相对的接头,一电流表连接其余两个相对的接头。当电流表显示无电流通过,则此电桥处于平衡状态。
电桥是一种可以精确测量电阻的仪器。通用的惠斯通电桥电阻R1,R2,R3,R4叫做电桥的四个臂,G为检流计,用以检查它所在的支路有无电流。
非平衡电桥一般用于测量电阻值的微小变化,例如将电阻应变片(将电阻丝做成栅状粘贴在两层薄纸或塑料薄膜之间构成)粘固在物件上,当物件发生形变时,应变片也随之发生形变,应变片的电阻由电桥平衡时的Rx变为Rx+△R,这时检流计通过的电流Ig也将变化,再根据Ig与△R的关系就可测出△R,然后由△R与固体形变之间的关系计算出物体的形变量。用这种方法可测量应变、拉力、扭矩、振动频率等。
推论是:电桥平衡时,检流计所在支路电流为零,则有:
1)流过R1和R4的电流相同(记作I1),流过R2和R3的电流相同(记作I2)。
2)B,D两点电势相等,即
。因而有 I1R1=I2R3。
由于三个阻值已知,便可求得第四个电阻。测量时,选择适当的电阻作为R1和R2,用一个可变电阻作为R3,令被测电阻充当R4,调节R3使电桥平衡,而且可利用高灵敏度的检流计来测零,故用电桥测电阻比用欧姆表精确。
电桥不平衡时,G的电流IG与R1,R2,R3,R4有关。利用这一关系也可根据IG及三个臂的电阻值求得第四个臂的阻值,因此不平衡电桥原则上也可测量电阻。
六、应变仪的测量电路一般采用什么电桥?
电学应变仪应用最广泛,它采用的电路可以是直流电桥式、交流电桥式或电位计式,应用最多的是交流电桥式电路并带有载波放大器的形式。采用交流电桥电路的应变仪由电桥、放大器、相敏检波器、滤波器、振荡器和电源部分组成。①电桥:将应变计的电阻变化转换成电压或电流信号,以便放大器放大。通常电桥由正弦振荡器供电,其频率为500赫~50千赫,较低频率的被测应变信号对较高的频率的电桥电压进行调幅,输出一个窄频带的调幅波信号。②放大器:对电桥输出的微弱信号进行不失真的放大,并以足够的功率去推动指示器和记录器。为提高放大器的稳定性,一般采用交流载波放大器,直流放大器仅用于超动态应变仪。③相敏检波器:将放大后的调幅波还原为被测应变信号波形,同时反映被测应变信号的方向,通常采用环形相敏检波器。④滤波器:滤除相敏检波器输出信号中的高次谐波分量,以获得理想的输出波形。⑤振荡器:产生一个稳定的振荡电压,作为电桥供电电压和相敏检波器的参考电压。电学应变仪灵敏度高、稳定性好。它所配用的应变计体积小,微型箔式应变计能测量工程上被看作一个“点”的小范围应变。
七、简述应变式全臂电桥的结构?
应变式全臂电桥的结构是阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。
此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弾性元件的变形,然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化,再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。