题目
如图所示的纯弯试件,如何利用全桥测量提高灵敏度并实现温度补偿,画出布片图和电桥连接图,推导输出公式。(本题8分)F-|||-R2. F-|||-R2.图3.1 图3。2
如图所示的纯弯试件,如何利用全桥测量提高灵敏度并实现温度补偿,画出布片图和电桥连接图,推导输出公式。(本题8分)
图3.1 图3。2
题目解答
答案
解:如图3。1所示,选用4只相同的应变片,
和
贴在一面,
和
贴在对称的另一面。
相应的接桥方式如图3.2所示,
当试件受力并有温度变化时,
则电桥输出为:
可见不仅实现了温度补偿,电桥输出为单片测量时4倍.
解析
步骤 1：确定应变片的布置
选用4只相同的应变片，将应变片R1和R2贴在试件的一侧，应变片R3和R4贴在试件的对称另一侧。这样可以确保在纯弯情况下，应变片R1和R2受到的应变与R3和R4受到的应变相反，从而实现温度补偿。
步骤 2：绘制布片图和电桥连接图
布片图：在试件的一侧贴上应变片R1和R2，在试件的对称另一侧贴上应变片R3和R4。
电桥连接图：将应变片R1、R2、R3和R4按照全桥连接方式连接，即R1和R3为对角线，R2和R4为对角线。
步骤 3：推导输出公式
当试件受力并有温度变化时，应变片R1和R2的应变变化为：
$\dfrac {\Delta {R}_{1}}{{R}_{1}}=\dfrac {\Delta {R}_{2}}{{R}_{2}}=(\dfrac {\Delta R}{R})+(\dfrac {\Delta R}{R})$
应变片R3和R4的应变变化为：
$\dfrac {\Delta {R}_{3}}{{R}_{3}}=\dfrac {\Delta {R}_{4}}{{R}_{4}}=-(\dfrac {\Delta R}{R})+(\dfrac {\Delta R}{R})$
则电桥输出为：
${\omega }_{4}=\dfrac {U}{4}(\dfrac {{R}_{1}}{{R}_{1}}-\dfrac {{R}_{3}}{{R}_{1}}+\dfrac {{R}_{2}}{{R}_{1}}-\dfrac {{R}_{4}}{{R}_{1}})$
$=\dfrac {U}{4}4(\dfrac {\Delta R}{R})$
可见不仅实现了温度补偿，电桥输出为单片测量时4倍。
选用4只相同的应变片，将应变片R1和R2贴在试件的一侧，应变片R3和R4贴在试件的对称另一侧。这样可以确保在纯弯情况下，应变片R1和R2受到的应变与R3和R4受到的应变相反，从而实现温度补偿。
步骤 2：绘制布片图和电桥连接图
布片图：在试件的一侧贴上应变片R1和R2，在试件的对称另一侧贴上应变片R3和R4。
电桥连接图：将应变片R1、R2、R3和R4按照全桥连接方式连接，即R1和R3为对角线，R2和R4为对角线。
步骤 3：推导输出公式
当试件受力并有温度变化时，应变片R1和R2的应变变化为：
$\dfrac {\Delta {R}_{1}}{{R}_{1}}=\dfrac {\Delta {R}_{2}}{{R}_{2}}=(\dfrac {\Delta R}{R})+(\dfrac {\Delta R}{R})$
应变片R3和R4的应变变化为：
$\dfrac {\Delta {R}_{3}}{{R}_{3}}=\dfrac {\Delta {R}_{4}}{{R}_{4}}=-(\dfrac {\Delta R}{R})+(\dfrac {\Delta R}{R})$
则电桥输出为：
${\omega }_{4}=\dfrac {U}{4}(\dfrac {{R}_{1}}{{R}_{1}}-\dfrac {{R}_{3}}{{R}_{1}}+\dfrac {{R}_{2}}{{R}_{1}}-\dfrac {{R}_{4}}{{R}_{1}})$
$=\dfrac {U}{4}4(\dfrac {\Delta R}{R})$
可见不仅实现了温度补偿，电桥输出为单片测量时4倍。