机械工程测试枝术基础 第五章信号变换与调理 (3)电桥测量的误差 >直流电源的电压稳定性造成的误差 U >温度误差 d >非线性误差 0 直流电桥 单臂输出：U。= △R 0 △R U 4R+2△R 半桥输出：U。= ARU; 2R0 全桥输出： U。= R China university of petroleum 中国石油大学机电工程学院12
China university of petroleum 中国石油大学机电工程学院 机械工程测试技术基础 第五章 信号变换与调理 12 （3）电桥测量的误差 非线性误差 温度误差 直流电源的电压稳定性造成的误差 o Ui R R R U 4 0 2 o Ui R R U 4 0 单臂输出： 半桥输出： 全桥输出： o Ui R R U 2 0 o Ui R R U 0 R1 R3 R4 2 I R2 1 I Uo Ui a b d c 直流电桥
机械工程测试枝术基础 第五章信号变换与调理 (4)直流电桥的特点 ● 所需的高稳定度直流电源容易获得： ●电桥输出是直流，可用直流仪表直接测量显示； ●易于实现电桥的平衡调节； 。对从传感器到测量仪表的连接导线要求较低； ●输出需接直流放大器。直流放大器比较复杂，易受零漂 和接地电位的影响。 China university ofpetroleum 中国石油大学机电工程学院13
China university of petroleum 中国石油大学机电工程学院 机械工程测试技术基础 第五章 信号变换与调理 13 （4）直流电桥的特点 ● 所需的高稳定度直流电源容易获得； ● 电桥输出是直流，可用直流仪表直接测量显示； ● 易于实现电桥的平衡调节； ● 对从传感器到测量仪表的连接导线要求较低； ● 输出需接直流放大器。直流放大器比较复杂，易受零漂 和接地电位的影响
机械工程测试枝术基础 第五章信号变换与调理 (5)直流电桥的注意事项 电桥的输出为△R/R与供桥电压U的乘积。由于△R/R是一个非常 小的量，电源电压不稳定所造成的工频干扰是不可忽略的，不适于作 动态测试（频带大、增益恒定的放大器很难选择）。 为了抑制工频干扰，通常采用如下措施： ●电桥的信号引线采用屏蔽电缆； ●屏蔽电缆的屏蔽金属网应该与电源至电桥的负接线端相连接， 并与放大器的机壳隔离； ● 放大器应该具有高共模抑制比。 China university ofpetroleum 中国石油大学机电工程学院14
China university of petroleum 中国石油大学机电工程学院 机械工程测试技术基础 第五章 信号变换与调理 14 （5）直流电桥的注意事项 电桥的输出为R/R0与供桥电压Ui的乘积。由于R/R0是一个非常 小的量，电源电压不稳定所造成的工频干扰是不可忽略的，不适于作 动态测试（频带大、增益恒定的放大器很难选择）。 为了抑制工频干扰，通常采用如下措施： 电桥的信号引线采用屏蔽电缆； 屏蔽电缆的屏蔽金属网应该与电源至电桥的负接线端相连接， 并与放大器的机壳隔离； 放大器应该具有高共模抑制比
机械工程测试枝术基础 第五章信号变换与调理 3.交流电桥 (1)平衡条件 ZZ,-Z,Z. Z=Ze Z=Zel: Zi=Ze/ Zs=Zeip U 交流电桥 其中，Z1、Z2Z3、Z4为阻抗的模，而g、p2p3、P4为阻抗角， 是各桥臂电流与电压之间的相位差。 Z,Z,e9+9）=Z2Z4e%+o) 平衡条件 ZZ=ZZ 相对臂阻抗模之积相等 1+3=p2+4相对臂阻抗角之和相等 China university of petroleum 中国石油大学机电工程学院15
China university of petroleum 中国石油大学机电工程学院 机械工程测试技术基础 第五章 信号变换与调理 15 （1）平衡条件 3. 交流电桥 Z1 Z3 Z4 Z2 Uo Ui a b d c 交流电桥 Z1 Z3 Z2 Z4 1 1 1 j Z Z e 2 2 2 j Z Z e 3 3 3 j Z Z e 4 4 4 j Z Z e 其中，Z1、Z2、Z3、Z4为阻抗的模，而1、 2、 3、 4为阻抗角， 是各桥臂电流与电压之间的相位差。 1 3 2 4 1 3 2 4 Z Z Z Z 平衡条件 相对臂阻抗模之积相等 相对臂阻抗角之和相等 1 3 2 4 ( ) ( ) 1 3 2 4 j j Z Z e Z Z e
机械工程测试枝术基础 第五章信号变换与调理 问题讨论： ZZ=ZZ 0+P3=P2+P4 ●对于不同类别的阻抗元件应具有不同的阻抗角。纯电阻元件的 阻抗角p=0;电容性阻抗<0；电感性阻抗心0。 。四个桥臂中有两个相邻桥臂，如1、2接入纯电阻，p=2=0。根 据平衡条件对相位的要求，必须使%=4，这说明电桥的另外两个 桥臂必须具有同类的阻抗，要么都是电容要么都是电感。 ·四个桥臂中有两个相对桥臂，如1、3接入纯电阻，==0。 根据平衡条件对相位的要求，其余的两个相对桥臂必须具有异类 的阻抗，如一边是容抗，则其对边应为感抗。 China university of petroleum 中国石油大学机电工程学院16
China university of petroleum 中国石油大学机电工程学院 机械工程测试技术基础 第五章 信号变换与调理 16 问题讨论： 对于不同类别的阻抗元件应具有不同的阻抗角。纯电阻元件的 阻抗角＝0；电容性阻抗<0；电感性阻抗>0。 四个桥臂中有两个相邻桥臂，如1、2接入纯电阻，1 =2=0。根 据平衡条件对相位的要求，必须使3 =4，这说明电桥的另外两个 桥臂必须具有同类的阻抗，要么都是电容要么都是电感。 四个桥臂中有两个相对桥臂，如1、3接入纯电阻，1 =3=0。 根据平衡条件对相位的要求，其余的两个相对桥臂必须具有异类 的阻抗，如一边是容抗，则其对边应为感抗。 1 3 2 4 1 3 2 4 Z Z Z Z Z1 Z3 Z4 Z2 Uo Ui a b d c