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电桥应变电路是一种基于惠斯顿电桥原理的精密测量电路。当应变片受到外力作用发生变形时,其电阻值会产生微小变化,这种变化会导致原本平衡的电桥失去平衡,从而在输出端产生与应变成正比的电压信号。
惠斯顿电桥的平衡条件是R1乘以R3等于R2乘以R4。当电桥处于平衡状态时,输出电压为零。但当应变片R2的电阻发生变化时,电桥失去平衡,输出端会产生与电阻变化成正比的电压信号。输出电压的大小等于输入电压的四分之一乘以电阻变化率。
电桥应变电路有三种主要配置类型。单臂电桥使用一个应变片,灵敏度较低但结构简单。半桥配置使用两个应变片,可以提供温度补偿。全桥配置使用四个应变片,具有最高的灵敏度和最佳的温度补偿效果,是精密测量的首选配置。
电桥输出的信号通常非常微弱,只有毫伏级别,因此需要经过专门的信号处理。首先通过差分放大器将微弱信号放大到伏特级别,然后经过滤波器去除噪声干扰,接着通过模数转换器转换为数字信号,最后进行数字处理以获得准确的应变测量结果。
总结一下电桥应变电路的关键要点:电桥应变电路基于惠斯顿电桥原理,通过检测应变片电阻变化来测量应变。当应变片受力变形时,电桥失去平衡产生输出电压。全桥配置能提供最高的灵敏度和最佳的温度补偿效果。由于输出信号微弱,需要经过放大、滤波和数字化处理。这种电路广泛应用于各种力学测量和结构健康监测领域。