CH5信号调理处理和记录PPT课件
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第四章信号的调理与记录62页PPT
I1
a
I2
RZ 44
d
RZ 22 c eU y0
RZ 33
eU 0e
不平衡电桥
二、电桥的平衡
河北科技大学机械学院
1、直流电桥平衡bLeabharlann UabR1
R1 R2
Ue
Uad
R4 R3 R4
Ue
R1
I1
a
I2
R4
d
eU 0e
R2 c
R3
U0Uab Uad
eU y0
(R1R1R R32)(R R32R 4R4)Ue
Ue
U 0 ( ( R R 1 1 R R 1 1 ) R R ( 3 2 R R 3 ) 2 )( R R ( 3 2 R R 3 2 )R R 4 ( 4 R R 4 4 ) )U e
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U e(2R R ( R R 1 1 R R 2 2 ) 2 ( R R 3 R 3 R 4) R 4)
定义： 调制是指利用某种低频信号来控制或改变高频振 荡信号的某个参数（幅值、频率或相位)。
a) 调幅(AM)
b)调频 (FM)
c)调相 (PM)
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一、调幅与解调
1、调幅
调幅是将一个高频载波信号（此处采用余弦 波）与被测信号（调制信号）相乘，使载波信号 幅值随被测信号的变化而变化．
y(t) cos2f0t
1(
2
f
f0
)
1
2
(
f
f0)
x(t)cos2f0t
1 2
X( f
)( f
ch5(3)_多进制调制技术PPT精品文档66页
1.M电平调制信号
• 一、M电平调制信号
ang(tnsT)Acos0t(0)
•
SM(t)= n
0 a n 12 M 1
概率为 P0 概率为 P1 概率为 P2
概率为 PM 1
M 1
Pi 1
i0
SM(t)=
2. 调制与解调
– 1。产生方法：与2ASK相同， （1）乘法器 （2）通断法
cos( w0t ) g (t nT s ) cos n sin( w0t ) g (t nT s ) sin n
n
n
MPSK信号的表示
对 MPSK 信号，载波相位 可能取值是 M 个，即
n
n M
2
n 0,1, ..., M -1
因此 MPSK 信号可表示为：
5.4 多进制调制技术
– 5.4.1 多进制幅度调制技术 – 5.4.2 多进制频率调制技术 – 5.4.3 多进制相位调制技术
5.4.1 多进制幅移键控
• 多进制幅移键控：MASK（Multiple Amplitude Shift Keying）
– 多进制幅移键控调制是用具有多个电平的随机 基带脉冲序列对载波进行振幅调制，又称为多 电平调制。
个码元时间内只发送其中一个频率。
1。生成电路
2. MFSK信号的解调
既可采用相干解调法，也可采用非相干 解调法。
• 用这种方式产生的MFSK信号可看做是M个振
幅相同、频率不同、时间上互不相容的 2FSK信号的叠加。因此其带宽为
• BW=（fH-fL）+Nbaud (5.31) • 式中， fH是最高载波频率， fL是最低载波
CH5 数字音频技术共16页PPT资料
层次Ⅰ与层次Ⅱ对每一子带样元都使用固定
的PCM编码，而层次Ⅲ对量化的频率样元采用
霍夫曼编码。
10.01.2020
信息工程系
12
3. 杜比AC3数字音频编码
CH5 数字音频技术
AC-1:通过4-2-4多声道矩阵方式把声道数减半，然 后采用增量调制技术进行数字编码。
AC-2:基于变换技术，压缩率加倍，但多声道矩阵 处理技术仍然保留着。
10.01.2020
信息工程系
2
CH5 数字音频技术
2.音频信号数字化的压缩编码
据研究表明:音频信号直接PCM数字化，产 生的数字码流存在非常大冗余度，无损条件下声 音数据至少可进行4∶1压缩，即只用25％的数据 量就可保存所有的信息，所以需音频压缩。
数字音频压缩编码技术
指对原始数字音频信号流（PCM码）运用 适当数字信号处理技术，在不损失有用信息量， 或所引入损失可忽略的条件下，降低（压缩） 其码率。
AC-3:可把五个独立的全频带和一个超低音通道的 信号实行统一编码，成为单一的复合数据流。 通道间的隔离度比矩阵时大为改善，两个环
绕 通道互相独立实现立体声化，超低音道的音
量 AC-3是在AC-1和AC-2 基础上发展的多通道 编码技可术独。立控制。
10.01.2020
信息工程系
13
AC3编解码技术
对音乐信号还有熵编码、自适应变换编 码（频域编码）、心理声学模型和子带压缩 等技术。
CH5 数字音频技术
5. 模拟电视的数字音频技术
---- 数字丽音NICAM技术 NICAM技术具有传送声音动态范围大、音质
好、信噪比高、串音小等优点。
10.01.2020
图5-1 NICAM原理框图
信号的调理和记录 共51页PPT资料
因此，我们把相对边称为同变输入端——工 作时接入同变信号；把相邻边称为差变输入端 ——工作时接入差变信号。这样电桥才有最大 输出。这就是电桥的和差特性。利用这一特性 ，通常电桥可用于合理布置应变片和连接电桥 等，使灵敏度得到提高。
6、和差特性的应用举例
悬臂梁受弯矩力和拉伸力同时作用时，现要求 分别测出弯矩力和拉伸力，应该如何布片，如 何接桥？ 分析：悬臂梁在受弯矩力作用时，上侧面为拉 应变，下侧面为压应变；在受到拉伸力时作用 时，上、下侧面均为拉应变。
调制：Modulation 调频（Frequency modulation-FM)
调相（Phase modulation--PM)
调幅：载波的幅值随调制信号而变化的过程 调频：载波的频率随调制信号而变化的过程 调相：载波的相位随调制信号而变化的过程
5.2.1 幅值调制与解调
一、原理 调幅是将一个高频简谐信号（载波）与测试信号（调制 信号）相乘，使高频信号的幅值随测试信号的变化而变化 的过程。
F R1
R2
利用电桥的和差特性，在测弯矩力时，将应变片贴于 悬臂梁的上、下侧面，同时在接桥时把应变片接在电 桥的相邻桥臂上，另外两个桥臂为固定电阻。 这样，在弯矩力F作用下，dR1=-dR2,同时dR3=dR4=0, 电桥输出为 e y 1 4 ( R R 1 R R 2 R R 3 R R 4 )e 0 1 2 R R e 0
U0
R1
R1 R1 R1 R2 R2
R4 R3 R4
Ue
R 2R0 Ue
灵敏度
SRU/0R12Ue
与半桥单臂相比，灵敏度提高了一倍，电桥的输出 与 R/ R0 成完全线性关系。
（3）全桥接法
6、和差特性的应用举例
悬臂梁受弯矩力和拉伸力同时作用时，现要求 分别测出弯矩力和拉伸力，应该如何布片，如 何接桥？ 分析：悬臂梁在受弯矩力作用时，上侧面为拉 应变，下侧面为压应变；在受到拉伸力时作用 时，上、下侧面均为拉应变。
调制：Modulation 调频（Frequency modulation-FM)
调相（Phase modulation--PM)
调幅：载波的幅值随调制信号而变化的过程 调频：载波的频率随调制信号而变化的过程 调相：载波的相位随调制信号而变化的过程
5.2.1 幅值调制与解调
一、原理 调幅是将一个高频简谐信号（载波）与测试信号（调制 信号）相乘，使高频信号的幅值随测试信号的变化而变化 的过程。
F R1
R2
利用电桥的和差特性，在测弯矩力时，将应变片贴于 悬臂梁的上、下侧面，同时在接桥时把应变片接在电 桥的相邻桥臂上，另外两个桥臂为固定电阻。 这样，在弯矩力F作用下，dR1=-dR2,同时dR3=dR4=0, 电桥输出为 e y 1 4 ( R R 1 R R 2 R R 3 R R 4 )e 0 1 2 R R e 0
U0
R1
R1 R1 R1 R2 R2
R4 R3 R4
Ue
R 2R0 Ue
灵敏度
SRU/0R12Ue
与半桥单臂相比，灵敏度提高了一倍，电桥的输出 与 R/ R0 成完全线性关系。
（3）全桥接法
信号的调理与显示记录PPT课件
到显示、记录或分析仪器中去。其主要原因是大 多数传感器输出的电信号很微弱，需要进一步放 大，有的还要进行阻抗变换；有些传感器输出的 是电参量，要转换为电能量；输出信号中混杂有 干扰噪声，需要去掉噪声，提高信噪比；若测试 工作仅对部分频段的信号感兴趣，则有必要从输 出信号中分离出所需的频率成分；因此，传感器 的输出信号要经过适当的调理，使之与后续测试 环节相适应。常用的信号调理环节有：电桥、放 大器、滤波器、调制器与解调器等。
R1,R2,R3,R4作为四个 桥臂，在a、c两端接入 直流电源ue，在b、d两
端输出电压uo。
工作原理：利用四个 桥臂中的一个或数个的 阻值变化而引起电桥输 出电压的变化 。
1. 直流电桥平衡条件：
I1
u0 R1 R2
;
I2
u0 R3 R4
U ab
I1R1
R1 R1 R2
u0
U ad
I 2 R4
2.有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰 噪声，需要去掉噪声，提高信噪比。或者提取 感兴趣的频率成分。
3.某些场合，为便于信号的远距离传输，需要 对传感器测量信进行调制解调处理。
被测量经传感器之后的输出信号一般具有以下特点：
信号比较微弱； 为非电压信号； 携带噪声信号等。
因此，还需进一步调理、放大、滤波等加工处理。
U0
(2R
R(R1 R2 R3 R1 R2 )(2R
R4 ) R3 R4 )
当
时可以得到：
组桥时，应变片的灵敏系数K必须一致，上式又可写成
结论：
➢ 电桥输出电压和各桥臂电阻变化量的代数和成正比，所以电桥 输出电压可以反映被测量引起的电阻值的变化量。如果桥臂电 阻变化由电阻应变片阻值的变化产生，则电桥的输出电压和应 变成线性关系：
R1,R2,R3,R4作为四个 桥臂，在a、c两端接入 直流电源ue，在b、d两
端输出电压uo。
工作原理：利用四个 桥臂中的一个或数个的 阻值变化而引起电桥输 出电压的变化 。
1. 直流电桥平衡条件：
I1
u0 R1 R2
;
I2
u0 R3 R4
U ab
I1R1
R1 R1 R2
u0
U ad
I 2 R4
2.有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰 噪声，需要去掉噪声，提高信噪比。或者提取 感兴趣的频率成分。
3.某些场合，为便于信号的远距离传输，需要 对传感器测量信进行调制解调处理。
被测量经传感器之后的输出信号一般具有以下特点：
信号比较微弱； 为非电压信号； 携带噪声信号等。
因此，还需进一步调理、放大、滤波等加工处理。
U0
(2R
R(R1 R2 R3 R1 R2 )(2R
R4 ) R3 R4 )
当
时可以得到：
组桥时，应变片的灵敏系数K必须一致，上式又可写成
结论：
➢ 电桥输出电压和各桥臂电阻变化量的代数和成正比，所以电桥 输出电压可以反映被测量引起的电阻值的变化量。如果桥臂电 阻变化由电阻应变片阻值的变化产生，则电桥的输出电压和应 变成线性关系：
信号调理与记录(1)幻灯片PPT
山东理工大学机械学院
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2、调幅信号的解调方法 解调〔检波〕：从已调信号中检出调制信号的过程。
〔1〕同步解调 根本原理：将调幅波再经一乘法器与原载波信号相乘，那 么调幅波的频谱在频域上将再次被进展移频。由于载波信 号的频率仍为f0，因此，再次移频的结果是使原信号的频 谱图形出现在0和的2f0频率处。由于在解调过程中所乘的 信号与调制时的载波信号具有一样的频率与相位，因此这 一解调的方法称为同步解调。时域分析上有：
因此调幅信号的包络线形状与调制信号一致。只要能检出 调幅信号的包络线即能实现解调。这种方法称为整流检波 或包络检波。
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•假设调制信号是交流信号，把调制信号进展偏置，叠加一个直流分量A， 使偏置后的信号都具有正电压。那么调幅波的包络线将具有原调制信号 的形状，把该调幅波xm(t)简单地整流(半波或全波整流)、滤波就可以 恢复原调制信号。如果原调制信号中有直流分量，那么在整流以后应准 确地减去所加的偏置电压。 •假设所加的偏置电压未能使信号电压都在零线的一侧，那么对调幅波 只进展简单地整流就不能恢复原调制信号，应用相敏检波技术就能解决 这一问题。
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• 解调：那么是从已调制波信号中恢复出原有低频调制信号 的过程。
• 调制与解调的应用： • 应用分析：传感器输出的低频微弱信号需要放大。直
流放大，存在零漂和级间耦合，容易失真；交流放大，抗 零漂，故一般先将低频信号调制为高频信号，再交流放大， 最后解调。 • 应用实例：差动变压器式位移传感器；交流电桥等。
之和相等这一条件。如电容电桥和电感电桥。
1)电容电桥
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《汽车测试基础》5信号调理、处理与记录显示.pptx
1f
2
f0
1f
2
f0
一个函数与单位脉冲函数卷积的结果，就是将其图形由坐标原
点平移至该脉冲函数处。
上页
目录
若以高频余弦信号作载波，把信号x(t)和载波信号相乘， 其结果就相当于把原信号的频谱图形由原点平移至载 波频率 f0处，幅值减半。
即，
xtcos 2f0t
1 2
Xf
* f
f0
1 2
Xf
* f
侧，则对调幅波简单地整流不能恢复原调制信号。相
敏检波技术可解决此问题。
上页
目录
3、相敏检波
.A
4
c
D3
D4
C
uf
Rf
xm (t )
.3
5
1
D2
2 D1
d.
.B y(t)
上页 目录
工作原理： 调幅波与载波y(t)同相 （ 原信号x(t)为正） 调幅波与载波y(t)异相 （原信号x(t)为负）
态，此时指示仪表G及可调电位器H
H
指零。
R1
R5
R2
当某一桥臂随被测量变化时，电桥失
G
去平衡，调节电位器H，改变电阻R5
触电位置，可使电桥重新平衡，电表 R4
R3
G指针回零。
电位器H上的标度与桥臂电阻值的变
U0
化成比例，故H的指示值可以直接表
达被测量的数值。
上页 目录
二、交流电桥
交流电桥采用交流激励电压。电桥的四个臂可为电感、电容或 电阻。
时的载波信号具有相同的频率和相位。
上页 目录
（2）偏置解调
把调制信号进行偏置，叠加一个直流分量A，使 偏置后的信号都具有正电压，那么调幅波的包络线将 具有原调制信号的形状。把该调幅波简单地整流、滤 波就可恢复原调制信号。
传感与测试技术-信号的调理与记录ppt课件
包络检波（整流检波）
把调制信号进行偏置，叠加一个直流分量A，使偏置后的信号都具有正电压，那么 调幅波的包络线将具有原调制信号的形状。把该调幅波简单地整流、滤波就可恢复 原调制信号。
相敏检波
相敏检波电路是具有鉴别调制信号相位和选频能力的检波电路。 交变信号过零线时符号发生突变（+、-），与之对应的调幅波相位（与载波比较）
e
Ue
平衡条件：对臂电阻乘积相等。即：R1R3=R2R4
R2 c Uo
R3
直流电桥的输出特性
单臂电桥接法
b
为U 了o 简 化桥R路(1R ，1 设R 计 R 取)R R 23RR 32RR 44Ue
a
R 1R 2R 3R 4R 0
R
Uo
4R0
2RUe
一R 般 R 0,所以 U o4 R R 0U e
计算一个模拟信号的频谱
时域或
频域无
时域无限长
限长连 续信号
时域采 序列 频域
样
连续周期信 号
截断
时域有限长
时域有限长 序列 频域 连续周期信
号
频域采 样
周期性离散 序列 频 域有限长周 期性离散序
整周期 截断
列
时域有限长 序列 频 域有限长序
列
时域采样、混叠和采样定理
时域采样： 把连续时间信号变成离散时间序列的过程。相当于在连续时间信号上 “摘取”许多离散时刻上的信号瞬时值
;.
1
被测信号
传感器
信号
调理与处理
显示或控制装置
信号调理的的目的是便于信号的传输与处理。
1.传感器输出的电信号很微弱，大多数不能直接输送到显示、记录或分析仪器 中去，需要进一步放大，有的还要进行阻抗变换。
传感器技术之信号调理处理和记录ppt课件
其中，Z 为各桥臂的复阻抗： ZZejZ0ej
b
Z1
纯电阻时电流与电压同相位：
φ = 0；
a
Z2
c U0
电感性阻抗：φ ＞ 0； 电容性阻抗 ：φ ＜ 0。
Z4
Z3
d
精选ppt课件
~
22
U
第一节 电桥
2. 交流电桥
将复阻抗代入，可得： Z Z e j 1 3 Z Z e j 2 4
01 03
（得到电桥输出指示值时），电桥处于非平衡
状态，这种测量方法的最大优点是可对被测量
进行动态测量。但这种电桥的输出受电源电压
的影响较大，若电源电压略有波动，就会影响
桥路输出，给测量带来较大的误差。
—— 在某些情况下（如进行静态测量），常
采用平衡电桥。
精选ppt课件
32
第一节 电桥
3. 平衡电桥
3．平衡电桥 平衡电桥：电桥读数（输出）时处于平衡状态。
U 0
R1 R1
n
1n2
U
可知：（1） U0 正比于 U； （2） U0 正比于 n/(1+n)2； （3） U0 正比于电阻的相对变化。
半桥单臂电桥的灵敏度为:
精选ppt课件
SRU 1/0R1 1nn2U 9
第一节 电桥
U0
R1 R1
n
1n2
U
1. 直流电桥
说明：（1）电阻应变式传感器有：ΔR/R = Kε，
分别为供桥电源和
U0
输出端的测量电路。
电桥的作用：
把电阻、电感或电容的变化
量转换为电压或电流量，以
供后续电路测量记录。
精选ppt课件
2
第一节 电桥
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F 且DR1 DR2
在温度的 R 1 R 作 1DR 用 1 ； R 2 下 R 2 ， DR 2
且DR1 DR2
07.01.2021
11
电 桥(11/19)
F
R1
R2
ey
R1
ex
uo 4uR i DR1 DR1(DR2 DR2 )
ui (2DR) ui DR
4R
2R
D R 1D R 2D R
5.4 信号的指示和记录装置 (Indication and Record Equipments of Signal)
07.01.2021
返1回
电桥:
5.1 电 桥
(Bridge Circuit)
将电阻、电感、电容等参量的变化变为电压或 电流输出的一种测量电路。
分类:
按照激励电压的性质，分为直流电桥和交流电桥；按 照输出方式，分为不平衡桥式电路和平衡桥式电路。
DR1DR2 DR
07.01.2021
12
如果上述测试灵敏度不够,怎么办? 改成全桥。
F R1,3
R2,4
电 桥(12/19) ey
R1
R3
ex
uo
ui 4R
(DR1
DR1) (DR2
DR2 )
(DR3 DR3) (DR4 DR4)
ui R 07.01.2021
DR
灵敏度是半桥接法的2倍。
13
电 桥(13/19)
另外：轴向粘贴在变形最大的位置，可得到最大的灵敏度。 由如下两等式可以求出力F
DR k
R
E
6Fl0 b h2E
F 1 DR bh2E 6 R kl0
07.01.2021
14
2.交流电桥
电 桥(14/19)
在已知输入电压及电阻的情况下，电桥可以通过输出电压 的变化测出电阻的变化值。当输入电源为交流电源时，上 述等式仍旧成立。
R1R3 (R1 R2
R2 )(R3
R4 R4
)
ui
(2)电桥的平衡条件
R1R3 R2R4
07.01.2021
4
电 桥(4/19)
b
R1 ±DR1
a
I1
I2
R2
c
R4
R3
d
R1 ±DR1
b R2 m DR2
R1 ±DR1
b R2 m DR2
uo a
I1
I2
c uo a
I1
I2
c uo
R4
R3
ui
(b) 电感电桥
交流电桥图
1)电容电桥的平衡条件
(R1j1C1)R3(R4j1C2)R2
07.01.2021
R
1
R
3
R2R4
R)电感电桥的平衡条件
(R 1 j L 1 )R 3 (R 4 j L 2 )R 2
a
R1R3 R2R4 L1R3 L2R2
电 桥(17/19)
R 1R 2R 3R 4R 0
若 D R 1 D R 2 D R 3 D R 4 D R 0
半桥单臂接法:
uo
DR0 4R0
ui
DR 0 R 0
半桥双臂接法:
uo
DR0 2R0
ui
R 1 R 1 D R 1 ,R 2 R 2 m D R 2
全桥接法 :
07.01.2021
uo
DR0 R0
ui
b
c uo
d
ui
电感电桥
07.01.2021
18
3)具有电阻、电容平衡的交流电阻电桥
d
R4 m DR4
R3 ±DR3
d
ui
ui
ui
(a) 半桥单臂
(b) 半桥双臂
(c) 全桥
直流电桥的连接方式
5
电 桥(5/19)
(3) 电桥的灵敏度
如电桥开始处于平衡状态,当各桥臂电阻发生微小变化时电桥 失去平衡,其输出为
u o ( ( R R 1 1 D D R R 1 1 ) R R ( 3 2 D D R R 3 ) 2 ) ( R R ( 3 2 D D R R 3 2 )R R 4 ( 4 D D R R 4 4 ) )u i
Z2Z4
2 4
因此，交流电桥需要两只旋钮调平衡，一只用于调整阻抗 的模，一只用于调整阻抗角。
交流电桥有不同的组合，常用的有电容、电感电桥，其相 邻两臂接入电阻，而另外两臂接入相同性质的阻抗，例如 都是电容或电感。
07.01.2021
16
电 桥(16/19)
b
b
a
c uo
a
c uo
d
d
ui
(a) 电容电桥
的影响。试画出应变片的粘贴位置与电桥的连接方式图。
F
07.01.2021
9
F R1 R2 R1
轴向粘贴位置如何考虑？
电 桥(9/19) ey
ex
10
电 桥(10/19)
解:力F使悬臂梁产生纯弯曲变形，温度使梁产生拉伸变形
在 F 的 力 作 R 1 用 R 1 D R 1 ;下 R 2 R 2， D R 2
单第击5章此处信编号调辑理母、版处标理和题记样录式
Signal Condition, Process and Record
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– 第5.1二电级桥(Bridge Circuit)
• 第三级 5.2 调– 制第四与级解调(Modulation and Demodulation) 5.3 滤波»器第(W五a级ve Filter)
(1) 电桥平衡条件
• 把电容、电感写成矢量形式时，电桥平衡条件式可改写为
Z 1Z3Z2Z4
写成复指数形式
Z i Ziej1
电桥平衡条件为
Z 1 Z 3 ej(1 3) Z 2 Z 4 ej(2 4)
07.01.2021
15
电 桥(15/19)
此式成立的条件为等式两边阻抗的模、阻抗角相等，即
Z11Z33
07.01.2021
2
1. 直流电桥
b
R1 I1
a I2
R4 d
ui
07.01.2021
R2 c
R3
电 桥(2/19)
I1
ui R1 R2
uo
I2
ui R3
R4
3
电 桥(3/19)
(1) 电桥输出电压
uo uab uad I1R1 I2R2
( R1 R1 R2
R4 R3 R4
)ui
R1R1DR1,R2R2mDR2， R3R3DR3,R4R4mDR4
7
定义电桥的灵敏度
SB
uo DR0
R0
则三种接法的灵敏度比分别为1：2：4。
注意： •相邻两臂电阻增量符号相反； •相对两臂电阻增量符号相同。
07.01.2021
电 桥(7/19)
8
电 桥(8/19)
例:
如图所示，悬臂梁受力F作用，要求出F，并且要考虑温度
一般DR很小，即DR<<R，又由于电桥开始时平衡，即
R1R3 R2R4
所以
u o (R 1 R 1 R R 2 2 )2(D R R 1 1 D R R 2 2 D R R 3 3 D R R 4 4)u i
6
电 桥(6/19)
实际使用中，为了简化桥路设计，同时也为了得到电桥的最 大灵敏度，往往取桥臂电阻相等，即
在温度的 R 1 R 作 1DR 用 1 ； R 2 下 R 2 ， DR 2
且DR1 DR2
07.01.2021
11
电 桥(11/19)
F
R1
R2
ey
R1
ex
uo 4uR i DR1 DR1(DR2 DR2 )
ui (2DR) ui DR
4R
2R
D R 1D R 2D R
5.4 信号的指示和记录装置 (Indication and Record Equipments of Signal)
07.01.2021
返1回
电桥:
5.1 电 桥
(Bridge Circuit)
将电阻、电感、电容等参量的变化变为电压或 电流输出的一种测量电路。
分类:
按照激励电压的性质，分为直流电桥和交流电桥；按 照输出方式，分为不平衡桥式电路和平衡桥式电路。
DR1DR2 DR
07.01.2021
12
如果上述测试灵敏度不够,怎么办? 改成全桥。
F R1,3
R2,4
电 桥(12/19) ey
R1
R3
ex
uo
ui 4R
(DR1
DR1) (DR2
DR2 )
(DR3 DR3) (DR4 DR4)
ui R 07.01.2021
DR
灵敏度是半桥接法的2倍。
13
电 桥(13/19)
另外：轴向粘贴在变形最大的位置，可得到最大的灵敏度。 由如下两等式可以求出力F
DR k
R
E
6Fl0 b h2E
F 1 DR bh2E 6 R kl0
07.01.2021
14
2.交流电桥
电 桥(14/19)
在已知输入电压及电阻的情况下，电桥可以通过输出电压 的变化测出电阻的变化值。当输入电源为交流电源时，上 述等式仍旧成立。
R1R3 (R1 R2
R2 )(R3
R4 R4
)
ui
(2)电桥的平衡条件
R1R3 R2R4
07.01.2021
4
电 桥(4/19)
b
R1 ±DR1
a
I1
I2
R2
c
R4
R3
d
R1 ±DR1
b R2 m DR2
R1 ±DR1
b R2 m DR2
uo a
I1
I2
c uo a
I1
I2
c uo
R4
R3
ui
(b) 电感电桥
交流电桥图
1)电容电桥的平衡条件
(R1j1C1)R3(R4j1C2)R2
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R
1
R
3
R2R4
R)电感电桥的平衡条件
(R 1 j L 1 )R 3 (R 4 j L 2 )R 2
a
R1R3 R2R4 L1R3 L2R2
电 桥(17/19)
R 1R 2R 3R 4R 0
若 D R 1 D R 2 D R 3 D R 4 D R 0
半桥单臂接法:
uo
DR0 4R0
ui
DR 0 R 0
半桥双臂接法:
uo
DR0 2R0
ui
R 1 R 1 D R 1 ,R 2 R 2 m D R 2
全桥接法 :
07.01.2021
uo
DR0 R0
ui
b
c uo
d
ui
电感电桥
07.01.2021
18
3)具有电阻、电容平衡的交流电阻电桥
d
R4 m DR4
R3 ±DR3
d
ui
ui
ui
(a) 半桥单臂
(b) 半桥双臂
(c) 全桥
直流电桥的连接方式
5
电 桥(5/19)
(3) 电桥的灵敏度
如电桥开始处于平衡状态,当各桥臂电阻发生微小变化时电桥 失去平衡,其输出为
u o ( ( R R 1 1 D D R R 1 1 ) R R ( 3 2 D D R R 3 ) 2 ) ( R R ( 3 2 D D R R 3 2 )R R 4 ( 4 D D R R 4 4 ) )u i
Z2Z4
2 4
因此，交流电桥需要两只旋钮调平衡，一只用于调整阻抗 的模，一只用于调整阻抗角。
交流电桥有不同的组合，常用的有电容、电感电桥，其相 邻两臂接入电阻，而另外两臂接入相同性质的阻抗，例如 都是电容或电感。
07.01.2021
16
电 桥(16/19)
b
b
a
c uo
a
c uo
d
d
ui
(a) 电容电桥
的影响。试画出应变片的粘贴位置与电桥的连接方式图。
F
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9
F R1 R2 R1
轴向粘贴位置如何考虑？
电 桥(9/19) ey
ex
10
电 桥(10/19)
解:力F使悬臂梁产生纯弯曲变形，温度使梁产生拉伸变形
在 F 的 力 作 R 1 用 R 1 D R 1 ;下 R 2 R 2， D R 2
单第击5章此处信编号调辑理母、版处标理和题记样录式
Signal Condition, Process and Record
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– 第5.1二电级桥(Bridge Circuit)
• 第三级 5.2 调– 制第四与级解调(Modulation and Demodulation) 5.3 滤波»器第(W五a级ve Filter)
(1) 电桥平衡条件
• 把电容、电感写成矢量形式时，电桥平衡条件式可改写为
Z 1Z3Z2Z4
写成复指数形式
Z i Ziej1
电桥平衡条件为
Z 1 Z 3 ej(1 3) Z 2 Z 4 ej(2 4)
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15
电 桥(15/19)
此式成立的条件为等式两边阻抗的模、阻抗角相等，即
Z11Z33
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2
1. 直流电桥
b
R1 I1
a I2
R4 d
ui
07.01.2021
R2 c
R3
电 桥(2/19)
I1
ui R1 R2
uo
I2
ui R3
R4
3
电 桥(3/19)
(1) 电桥输出电压
uo uab uad I1R1 I2R2
( R1 R1 R2
R4 R3 R4
)ui
R1R1DR1,R2R2mDR2， R3R3DR3,R4R4mDR4
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定义电桥的灵敏度
SB
uo DR0
R0
则三种接法的灵敏度比分别为1：2：4。
注意： •相邻两臂电阻增量符号相反； •相对两臂电阻增量符号相同。
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电 桥(7/19)
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电 桥(8/19)
例:
如图所示，悬臂梁受力F作用，要求出F，并且要考虑温度
一般DR很小，即DR<<R，又由于电桥开始时平衡，即
R1R3 R2R4
所以
u o (R 1 R 1 R R 2 2 )2(D R R 1 1 D R R 2 2 D R R 3 3 D R R 4 4)u i
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电 桥(6/19)
实际使用中，为了简化桥路设计，同时也为了得到电桥的最 大灵敏度，往往取桥臂电阻相等，即