1. 温度补偿电桥电路的原理
传感器温度补偿一般是4种:
1. 0度恒温法
2. 冷端温度修正法
3. 补偿导线法
4. 补偿电桥法
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。
2. 直流电桥温度补偿方法工作原理
热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差,为保证输出热电势是被测温度的单值函数,必须使冷端温度保持恒定;热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0℃为依据,否则会产生误差。
因此,常采用一些措施来消除冷锻温度变化所产生的影响,如冷端恒温法、冷端温度校正法、补偿导线法、补偿电桥法。
1.冷端恒温法 一般热电偶定标时冷端温度以0℃为标准。因此,常常将冷端置于冰水混合物中,使其温度保持为恒定的0℃。在实验室条件下,通常把冷端放在盛有绝缘油的试管中,然后再将其放入装满冰水混合物的保温容器中,是冷端保持0℃。
2.冷端温度校正法 由于热电偶的温度分度表是在冷端温度保持在0℃的情况下得到的,与它配套使用的测量电路或显示仪表又是根据这一关系曲线进行刻度的,因此冷端温度不等于0℃时,就需对仪表指示值加以修正。如冷端温度高于0℃,但恒定于t0℃,则测得的热电势要小于该热电偶的分度值,为求得真实温度,可利用中间温度法则,即用下式进行修正: E(t,0)= E(t,t1)+ E(t1,0)
3.补偿导线法 为了使热电偶冷端温度保持恒定(最好为0℃),可将热电偶做的很长,使冷端远离工作端,并连同测量仪表一起放置到恒温或温度波动比较小的地方。但这种方法使安装使用不方便,而且可能耗费许多贵重的金属材料。因此,一般使用一种称为补偿导线的连接线将热电偶冷端延伸出来。这种导线在一定温度范围内(0~150℃)具有和所连接的热电偶相同的热电性能,若是用廉价金属制成的热电偶,则可用其本身的材料作为补偿导线,将冷端延伸到温度恒定的地方。*补偿导线在使用中注意事项 (1)补偿导线的选择 补偿导线一定要根据所使用的热电偶种类和所使用的场合进行正确选择。例如,k型偶应该选择k型偶的补偿导线,根据使用场合,选择工作温度范围。通常kx工作温度为-20~100℃,宽范围的为-25~200℃。普通级误差为±2.5℃,精密级为±1.5℃。 (2)接点连接 与热电偶接线端2个接点尽可能近一点,尽量保持2个接点温度一致。与仪表接线端连接处尽可能温度一致,仪表柜有风扇的地方,接点处要保护不要使得风扇直吹到接点。 (3)使用长度 因为热电偶的信号很低,为微伏级,如果使用的距离过长,信号的衰减和环境中强电的干扰偶合,足可以使热电偶的信号失真,造成测量和控制温度不准确,在控制中严重时会产生温度波动。 根据我们的经验,通常使用热电偶补偿导线的长度控制在15米内比较好,如果超过15米,建议使用温度变送器进行传送信号。温度变送器是将温度对应的电势值转换成直流电流传送,抗干扰强。 (4)布线 补偿导线布线一定要远离动力线和干扰源。在避免不了穿越的地方,也尽可能采用交叉方式,不要平行。 (5)屏蔽补偿导线 为了提高热电偶连接线的抗干扰性,可以采用屏蔽补偿导线。对于现场干扰源较多的场合,效果较好。但是一定要将屏蔽层严格接地,否则屏蔽层不仅没有起到屏蔽的作用,反而增强干扰。
4.补偿电桥法 补偿电桥法是利用不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值。补偿电桥现已标准化。不平衡电桥(即补偿电桥)是由电阻R1、R2、R3和RCu组成。其中R1=R2=R3=1 ;Rs是用温度系数很小的锰铜丝绕制而成的;RCu是有温度系数较大的铜线绕制而成的补偿电阻,0℃时,RCu=1 ;Rs的值可根据所选电偶的类型计算确定。此桥串联在热电偶测量回路中,热电偶冷端与电阻RCu感受相同的温度,在某一温度下(通常取0℃)调整电桥平衡,使R1=R2=R3=RCu。当冷端温度变化时,RCu随温度改变,破坏了电桥平衡,产生一不平衡电压△U,此电压则与热电势相叠加,一起送入测量仪表。适当选择Rs的数值,可是电桥产生的不平衡电压△U在一定温度范围内基本上能补偿由于冷端温度变化而引起的热电势变化值。这样,当冷端温度有一定变化时,仪表仍然可给出正确的温度示值。
3. 电桥补偿法对温度进行补偿的原理
为了减少温度对应变片阻值的影响!贴有应变片的构件总是处在某一温度场中.若敏感栅材料的线膨胀系数与构件材料的线膨胀系数不相等,则当温度发生变化时,由于敏感栅与构件的伸长(或缩短)量不相等,在敏感栅上就会受到附加的拉伸(或压缩),从而会引起敏感栅电阻值的变化,这种现象称为温度效应.敏感栅电阻值随温度的变化率可近似地看作与温度成正比。
温度的变化对电桥的输出电压影响很大,严重时,每升温,电阻应变片中可产生几十微应变.显然,这是非被测(虚假)的应变,必须设法排除.排除温度效应的措施,称为温度补偿.根据电桥的性质,温度补偿并不困难.只要用一个应变片作为温度补偿片,将它粘贴在一块与被测构件材料相同但不受力的试件上.将此试件和被测构件放在一起,使它们处于同一温度场中.粘贴在被测构件上的应变片称为工作片.在连接电桥时,使工作片与温度补偿片处于相邻的桥臂.因为工作片和温度补偿片的温度始终相同,所以它们因温度变化所引起的电阻值的变化也相同,又因为它们处于电桥相邻的两臂,所以并不产生电桥的输出电压,从而使得温度效应的影响被消除。
必须注意,工作片和温度补偿片的电阻值、灵敏系数以及电阻温度系数应相同,分别粘贴在构件上和不受力的试件上,以保证它们因温度变化所引起的应变片电阻值的变化相同。
4. 直流电桥如何进行温度补偿
电阻应变计的温度补偿方法通常由三种类型组成:应变计补偿法、桥式电路补偿法和热电阻补偿法。
1、当电压、电容、电压为固定值时,双电桥电路的输出直流电压与差动电容传感器的电容差线性关系。
2、电容传感器接入的交流桥的耦合被称为紧密耦合。紧耦合的桥梁,当w2lc > 2.5是稳定的,它是不稳定的,即k的灵敏度值不变。
3、电容传感器具有高阻抗、低功率和板与板之间的机械损耗小,所以该传感器没有零点漂移。
4、由于电容传感器的初始电容量小,寄生电容量大。因此,该传感器具有大的能量输入的优点和容易受到干扰,稳定性差的缺点。
5、交流电器具有电路简单、非线性失真小、输出电压高、稳定性高、工作能力强等优点,在动态过程中具有很强的应用性。
6、由于电容传感器的初始电容不均匀,所以传感器的关键问题是边缘效应非常严重,这不仅会造成传输效率和降低灵敏度。并会产生大量的测量误差。
7、电容传感器配有测量电路、频率调制电路、谐振电路、脉冲电路、运算放大器和一般交流电桥。紧耦合桥。变压器桥,二极管,双交,脉冲宽度调制。
5. 温度补偿电桥补偿法是什么意思
温度补偿的原理是应用测量电桥输出的相加、相减特性,使2个或4个桥臂上的应变片由温度变化而引起的电阻(应变)变化相互低偿,有用信号叠加
6. 电桥补偿法是如何进行温度补偿的
根据电桥的性质,温度补偿并不困难。只要用一个应变片作为温度补偿片,将它粘贴在一块与被测构件材料相同但不受力的试件上。将此试件和被测构件放在一起,使它们处于同一温度场中。粘贴在被测构件上的应变片称为工作片。
在连接电桥时,使工作片与温度补偿片处于相邻的桥臂,因为工作片和温度补偿片的温度始终相同,所以它们因温度变化所引起的电阻值的变化也相同,又因为它们处于电桥相邻的两臂,所以并不产生电桥的输出电压,从而使得温度效应的影响被消除。