CN205090930U - 消除导线电阻影响的半桥惠斯通电桥应变测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种消除导线电阻影响的半桥惠斯通电桥应变测量系统，包括半桥式惠斯通电桥、触点开关K1、触点开关K2以及两个标定电阻R0；半桥式惠斯通电桥的第一输入端A通过导线与触点开关K1的静触点S0连接，第一输入端A还通过标定电阻R0与触点开关K1的静触点S1连接，触点开关K1的动触点S2接电源E；半桥式惠斯通电桥的第二输入端B通过导线与触点开关K2的静触点S4连接，第二输入端B还通过标定电阻R0与触点电开关K2的静触点S3连接，触点开关K2的动触点S5接地；能够有效消除导线对电阻应变测量结果的影响，大大提高应变测量的精度。

Description

消除导线电阻影响的半桥惠斯通电桥应变测量系统

技术领域

本实用新型涉及一种应变测量系统，尤其涉及一种消除导线电阻影响的半桥惠斯通电桥应变测量系统。

背景技术

惠斯通电桥是应用最为广泛的电阻测量方法，其中半桥惠斯通电桥常应用于应变测量，现有技术中，半桥惠斯通电桥在测量应变过程中，元件之间的导线存在着电阻，当各元件之间的导线较短时，导线电阻较小，从而对测量结果影响较小，但是，当导线较长时，导线电阻将对测量结果产生巨大影响，使得应变测量结果产生较大误差，而目前还没有有效的手段来解决上述问题。

因此，需要提出一种消除导线电阻影响的半桥惠斯通电桥应变测量系统，能够有效消除导线电阻应变测量结果的影响，大大提高应变测量的精度。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种消除导线电阻影响的半桥惠斯通电桥应变测量系统，能够有效消除导线电阻应变测量结果的影响，大大提高应变测量的精度。

本实用新型提供的一种消除导线电阻影响的半桥惠斯通电桥应变测量系统，包括半桥惠斯通电桥、触点开关K1、触点开关K2以及两个标定电阻R0；

半桥惠斯通电桥的第一输入端A通过导线与触点开关K1的静触点S0连接，第一输入端A还通过标定电阻R0与触点开关K1的静触点S1连接，触点开关K1的动触点S2接电源E；

半桥惠斯通电桥的第二输入端B通过导线与触点开关K2的静触点S4连接，第二输入端B还通过标定电阻R0与触点电开关K2的静触点S3连接，触点开关K2的动触点S5接地。

进一步，所述半桥惠斯通电桥由应变电阻R1和应变电阻R2顺次连接形成；其中，应变电阻R1的一端为第一输入端A，应变电阻R2的一端为输入端B，应变电阻R1和应变电阻R2的公共连接点为半桥惠斯通电桥的输出端C，内部电阻R3和R4的公共连接点为半桥惠斯通电桥的输出端D。

本实用新型的有益效果：本实用新型的消除导线电阻影响的半桥惠斯通电桥应变测量系统，能够有效消除导线电阻应变测量结果的影响，大大提高应变测量的精度；而且不改变现有的测量习惯，便于工程测量人员掌握。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的等效示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型的结构示意图，图2为本实用新型的等效示意图，如图所示，图2和图1中的区别在于：将导线等效为电阻r；

本实用新型提供的一种消除导线电阻影响的半桥惠斯通电桥应变测量系统，包括半桥惠斯通电桥、触点开关K1、触点开关K2以及两个标定电阻R0；

半桥惠斯通电桥的第一输入端A通过导线与触点开关K1的静触点S0连接，第一输入端A还通过标定电阻R0与触点开关K1的静触点S1连接，触点开关K1的动触点S2接电源E；

半桥惠斯通电桥的第二输入端B通过导线与触点开关K2的静触点S4连接，第二输入端B还通过标定电阻R0与触点电开关K2的静触点S3连接，触点开关K2的动触点S5接地。

进一步，所述半桥惠斯通电桥由应变电阻R1和应变电阻R2顺次连接形成；其中，应变电阻R1的一端为第一输入端A，应变电阻R2的一端为输入端B，应变电阻R1和应变电阻R2的公共连接点为半桥惠斯通电桥的第一输出端，即图1中的C点，内部电阻R3和内部电阻R4的公共连接点为半桥惠斯通电桥的第二输出端，即图1中的D点，系统通过测量C点和D点间的电压得到半桥式惠斯通电桥的输出电压。

本实用新型按照如下方法实施，即本实用新型的工作原理如下：

a.建立半桥惠斯通电桥测量应变的模型：

其中，ε为待测应变，U为输出电压，E为输入电压，K为应变灵敏系数，r为导线电阻，R为应变电阻的阻值，从该模型中可以看出，当导线电阻相当小时，即导线电阻远小于应变电阻的阻值时，导线电阻可以忽略不计的，但是，当导线较长时，那么导线电阻对于应变测量结果的影响是相当大的，如果此时忽略导线电阻的影响，那么将造成应变测量结果的极为不准确；

b.将触点开关K1的动触点S2与静触点S1接触连接，将触点开关K2的动触点S5与静触点S3接触连接，并测量当前半桥惠斯通电桥的输入电压E0和输出电压U0，并可得出如下公式：

$\frac{U_0}{E_0}(1+\frac{r+r_0}{R})=\frac{\mathrm{\Δ}R2-\mathrm{\Δ}R1}{4R}---\left(2\right),$ 其中，△R1和△R2分别为应变电阻R1和应变电阻R2在应变作用下的阻值变化量，r₀为标定电阻阻值；

c.将触点开关K1动触点S2与静触点S0接触连接，将触点开关K2的动触点S5与静触点S4接触连接，并测量当前半桥惠斯通电桥的输入电压E1和输出电压U0，并可得如下公式：

$\frac{U_1}{E_1}(1+\frac{r}{R})=\frac{\mathrm{\Δ}R2-\mathrm{\Δ}R1}{4R}---\left(3\right);$

d.由步骤b中的式(2)和c步骤中的式(3)可解得：

$\frac{r}{R}=\frac{\frac{U_0}{E_0}(1+\frac{r_0}{R})-\frac{U_1}{E_1}}{\frac{U_1}{E_1}-\frac{U_0}{E_0}}---\left(4\right);$

e.由式(1)、式(3)以及式(4)联立可得应变量：

$\mathrm{\ϵ}=\frac{2U_1}{{\mathrm{KE}}_1}(1+\frac{\frac{U_0}{E_0}(1+\frac{r_0}{R})-\frac{U_1}{E_1}}{\frac{U_1}{E_1}-\frac{U_0}{E_0}})---\left(5\right);$ 从式(5)中可以看出，通过本实用新型的提供的测量系统进行测量，有效地消除了导线电阻r对应变测量结果得影响，大大提高了测量精度。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种消除导线电阻影响的半桥惠斯通电桥应变测量系统，其特征在于：包括半桥式惠斯通电桥、触点开关K1、触点开关K2以及两个标定电阻R0；

半桥惠斯通电桥的第一输入端A通过导线与触点开关K1的静触点S0连接，第一输入端A还通过标定电阻R0与触点开关K1的静触点S1连接，触点开关K1的动触点S2接电源E；

半桥惠斯通电桥的第二输入端B通过导线与触点开关K2的静触点S4连接，第二输入端B还通过标定电阻R0与触点电开关K2的静触点S3连接，触点开关K2的动触点S5接地。

2.根据权利要求1所述消除导线电阻影响的半桥惠斯通电桥应变测量系统，其特征在于：所述半桥式惠斯通电桥由应变电阻R1和应变电阻R2顺次连接形成；其中，应变电阻R1的一端为第一输入端A，应变电阻R2的一端为输入端B，应变电阻R1和应变电阻R2的公共连接点为半桥式惠斯通电桥的输出端C，内部电阻R3和R4的公共连接点为半桥惠斯通电桥的输出端D。