1. 兩個(gè)典型的力學(xué)模型
當(dāng)F>0時(shí),R1、R3被拉伸,阻值增大;R2、R4被壓縮,阻值減小。
2. 惠斯頓電橋
在應(yīng)變計(jì)的電測(cè)技術(shù)中,應(yīng)用最廣泛的測(cè)量電路是惠斯通電橋電路。測(cè)量電橋由于具有靈敏度高、測(cè)量范圍寬、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、容易實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)葍?yōu)點(diǎn),因此能很好地滿足應(yīng)變測(cè)量的要求。
電橋根據(jù)電源的性質(zhì)分直流電橋和交流電橋兩種,當(dāng)Ui為直流時(shí)該電橋?yàn)橹绷麟姌颉k姌螂娐啡缟蠄D所示,它的四個(gè)橋臂由R1、R2、R3、R4組成。
1) 直流電橋的電壓輸出
根據(jù)分壓原理,從D-A-C半橋來看,從D經(jīng)A到C的電壓降為Ui,通過R1、R2的電流
I1=Ui/(R1+R2) (1)
R2上的電壓降為I1R2,代入(1)得
UAC=Ui*R2/(R1+R2) (2)
同樣,D-B-C半橋的電壓降也是Ui,R3上的電壓降為:
UBC=Ui*R3/(R3+R4) (3)
則輸出電壓UO是UBC與UAC之間的差,即
R1R3-R2R4
UO=UBC-UAC= Ui (4)
。≧1+R2)(R3+R4)
由(4)可知,當(dāng)橋臂電阻滿足如下條件時(shí),即
R1R3=R2R4 (5)
電橋的輸出電壓UO=0,電橋處于平衡狀態(tài)。
為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確性,在實(shí)測(cè)之前應(yīng)使電橋平衡(置零),這樣輸出電壓只與應(yīng)變計(jì)感受應(yīng)變所引起的電阻變化有關(guān)。
2) 按上述力學(xué)模型解釋:
當(dāng)F=0時(shí),R1R3=R2R4;U0=0;
當(dāng)F>0時(shí),R1、R3增加,R2、R4減小,U0>0。
若欲得到與上述電信號(hào)相反的結(jié)果時(shí),只需將A與C(或B與D)之間的電源正、負(fù)極互換即可。