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惠斯通電橋（Wheatstone Bridge）在應(yīng)變測(cè)量中具有決定性的意義，主要體現(xiàn)在將微小的電阻變化轉(zhuǎn)化為易于檢測(cè)的電壓信號(hào)，并有效抑制環(huán)境干擾。惠斯通電橋不僅是應(yīng)變片工作的載體，更是實(shí)現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定性、低漂移靜態(tài)與動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量的技術(shù)核心。

（2） 惠斯通電橋的連接依靠載流導(dǎo)線(xiàn)電阻溫度系數(shù)的精確匹配來(lái)保持電橋平衡。即使測(cè)試過(guò)程中這些導(dǎo)線(xiàn)上最輕微的熱變化也可以使電橋輸出產(chǎn)生顯著的直流漂移。這種“零漂移”誤差無(wú)法從測(cè)試件的機(jī)械應(yīng)變區(qū)分出來(lái)，這樣就造成一個(gè)加常數(shù)測(cè)量不確定度。（3） 惠斯通電橋的連接在物理和電氣上均不對(duì)稱(chēng)，無(wú)法抑制靜電噪聲及環(huán)境電磁噪聲。 圖2示意了用于動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量單臂惠斯通電橋的連接方式。

（2）惠斯通電橋的連接依靠載流導(dǎo)線(xiàn)電阻溫度系數(shù)的精確匹配來(lái)保持電橋平衡。即使測(cè)試過(guò)程中這些導(dǎo)線(xiàn)上最輕微的熱變化也可以使電橋輸出產(chǎn)生顯著的直流漂移。這種“零漂移”誤差無(wú)法從測(cè)試件的機(jī)械應(yīng)變區(qū)分出來(lái)，這樣就造成一個(gè)加常數(shù)測(cè)量不確定度。 （3）惠斯通電橋的連接在物理和電氣上均不對(duì)稱(chēng)，無(wú)法抑制靜電噪聲及環(huán)境電磁噪聲。

應(yīng)變測(cè)量相關(guān)術(shù)語(yǔ)列表εs表觀(guān)應(yīng)變當(dāng)單個(gè)應(yīng)變片接入惠斯通電橋四分之一橋電路時(shí)，溫度變化會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)變化。這種信號(hào)稱(chēng)為表觀(guān)應(yīng)變或熱輸出，與測(cè)試對(duì)象的機(jī)械載荷無(wú)關(guān)。B 橋路系數(shù)橋路系數(shù)指惠斯通電橋電路中有效工作應(yīng)變片的數(shù)量。對(duì)于受拉和受壓的桿件，還需考慮泊松比的影響。該系數(shù)取值范圍為1至4。

它通常通過(guò)支持惠斯通電橋的設(shè)備（如HBK QuantumX MX1615B）進(jìn)行設(shè)定。應(yīng)變系數(shù)的大小取決于應(yīng)變片柵絲材料，常見(jiàn)范圍在： 2.0（康銅，HBM Y系列） 2.2（Modco，用于HBK M系列）應(yīng)變系數(shù)和惠斯通電橋的輸出信號(hào)完全正相關(guān)，應(yīng)變系數(shù)越高，信號(hào)輸出越大；系數(shù)越低，輸出越小。

電連接通常通過(guò)惠斯通電橋完成，具有極高的精確性和一致的測(cè)量結(jié)果。電容式壓力傳感器使用壓力腔和膜片來(lái)產(chǎn)生可變電容。當(dāng)施加壓力時(shí)，隔膜變形，電容相應(yīng)減小。通過(guò)測(cè)量電路即可輸出與電壓成一定關(guān)系的電信號(hào)。這些傳感器僅限于大約40 bar的低壓。壓阻式壓力傳感器由一個(gè)主要由硅制成的膜片組成，采用集成的應(yīng)變片來(lái)檢測(cè)施加壓力產(chǎn)生的應(yīng)變。通常采用惠斯通電橋來(lái)降低靈敏度并增加輸出。

為此，必須創(chuàng)建一個(gè)惠斯通電橋電路。惠斯通電橋電路由應(yīng)變片組成。它將機(jī)械應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻的變化。&nbsp;</p><p><br></p><p>實(shí)際上，<strong>基于應(yīng)變片的力傳感器</strong>可以測(cè)量最輕微的變形?從而產(chǎn)生高度精確的力測(cè)量結(jié)果，這對(duì)于需要高精度的應(yīng)用非常關(guān)鍵，例如處理精細(xì)物體或調(diào)整運(yùn)動(dòng)的力度。

珠子通常放置在惠斯通電橋電路的獨(dú)立支腿上。當(dāng)氫氣存在時(shí)，催化珠上的電阻增加，而鈍化珠上的電阻沒(méi)有變化。這改變了電橋的平衡，改變了輸出電壓值Vout。TGS6812-D00是催化燃燒式的可燃?xì)怏w傳感器，可以檢測(cè)100%LEL水平的氫氣，此傳感器具有精度高，耐久性與穩(wěn)定性好，快速響應(yīng)、線(xiàn)性輸出的特點(diǎn)，不僅可監(jiān)測(cè)氫氣，還可以用于檢測(cè)甲烷與LP氣體。

芯片內(nèi)部含惠斯通電橋，工作在飽和模式下產(chǎn)生正交的正弦和余弦信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)180°范圍的角度測(cè)量，具有較寬的工作電壓范圍和溫度范圍。配合相應(yīng)的信號(hào)調(diào)節(jié)電路，可應(yīng)用于位置傳感，轉(zhuǎn)速和方向檢測(cè)系統(tǒng)。該系列向客戶(hù)提供S0P8封裝，該封裝符合RoHS要求。

溫度對(duì)應(yīng)變片的輸出信號(hào)影響這一點(diǎn)非常重要，這意味著惠斯通電橋結(jié)構(gòu)讓傳感器能補(bǔ)償多種不必要的影響，“無(wú)視”溫度波動(dòng)帶來(lái)的零點(diǎn)漂移，即便在變溫環(huán)境中，也能保持穩(wěn)定輸出。2. 高精度與高性?xún)r(jià)比兼?zhèn)鋺?yīng)變測(cè)量原理成熟，易于實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量，同時(shí)具備優(yōu)異的成本效益。3. 量程寬廣，應(yīng)用靈活力傳感器的量程主要由彈性體的剛度決定。

在兩天的培訓(xùn)課程中，我們將為您講基于應(yīng)變的測(cè)量原理、惠斯通電橋、應(yīng)變校準(zhǔn)，力和扭矩測(cè)量、CCLD傳聲器與加速度計(jì)、數(shù)據(jù)采集和軟件、FFT分析、并提供案例分析和實(shí)踐指導(dǎo)。

檢測(cè)電路一般采用惠斯通電橋，由檢測(cè)元件和補(bǔ)償元件配對(duì)組成電橋的一個(gè)臂，遇可燃性氣體時(shí)檢測(cè)元件敏感體表面發(fā)生無(wú)焰燃燒，敏感體溫度升高，感溫材料電阻增大，橋路輸出電壓變大，該電壓變化量隨氣體濃度增大而成正比例增大，通過(guò)測(cè)定電橋輸出信號(hào)的變化量大小即可判定檢測(cè)氣體的濃度。其中，補(bǔ)償元件起參比及溫濕度補(bǔ)償作用。載體催化元件適用于石油、化工等多種工業(yè)領(lǐng)域爆炸下限閥內(nèi)內(nèi)的易燃易爆氣體或有機(jī)蒸汽的檢測(cè)。

至少有四個(gè)應(yīng)變片連接成一個(gè)惠斯通電橋電路。當(dāng)電壓被饋送到該測(cè)量電橋時(shí)，產(chǎn)生的輸出電壓與施加的力成正比。應(yīng)變傳感器的工作原理，彈性體的尺寸決定了測(cè)量范圍壓電傳感器的設(shè)計(jì)，晶片（綠色）將所施加的力轉(zhuǎn)化為電荷，電荷由傳感器之間的電極拾取。 哪種傳感器原理適用于哪種應(yīng)用？

圖2 TN 參考扭矩傳感器 高精度放大器 由于應(yīng)變傳感器的惠斯通電橋信號(hào)非常小，因此通常需要一個(gè)橋路放大器來(lái)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理。 基準(zhǔn)傳感器和精密測(cè)量放大器共同構(gòu)成精密測(cè)量鏈。 對(duì)這些精密測(cè)量放大器的要求甚至高于對(duì)相關(guān)參考傳感器的要求。

應(yīng)變片選擇、貼片工藝和流程、惠斯通電橋原理及各種橋路的適用性，包括1/4橋、半橋和全橋測(cè)量技術(shù)、測(cè)試軟件及參數(shù)的設(shè)置等。 測(cè)試案例分析，包括但不限于：電路板測(cè)試、光纖應(yīng)變、應(yīng)變計(jì)量、溫度補(bǔ)償、應(yīng)變與振動(dòng)等。 應(yīng)變測(cè)試新技術(shù)及設(shè)備介紹，包括但不限于力和扭矩測(cè)量。

https://mp.weixin.qq.com/s/BoeARl4lxYVa3NEierGuHw" rel="noopener noreferrer" target="_blank"><img src="https://img.jishulink.com/202604/imgs/bc80690a3363425e9dcf13b91bda8635"></a></p><p>應(yīng)變片選擇、貼片工藝和流程、惠斯通電橋原理

當(dāng)電阻出現(xiàn)微小變化時(shí)，惠斯通電橋電路會(huì)檢測(cè)變化量并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。因此，<strong>彈性體、應(yīng)變片和電子元件</strong>三者組合共同構(gòu)成了稱(chēng)重傳感器的核心部件。</p><p><br></p><h2><strong>AGV和AMR中的稱(chēng)重傳感器應(yīng)用</strong></h2><p>稱(chēng)重傳感器屬于A(yíng)GV和AMR的重要部件，其能夠顯著提升系統(tǒng)的安全性和工作效率。

培訓(xùn)內(nèi)容本次課程主要介紹應(yīng)變測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)，包括：什么是應(yīng)變，應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系，應(yīng)力種類(lèi)應(yīng)變測(cè)量基本原理-惠斯通電路HBM應(yīng)變測(cè)量技術(shù)HBM提供的應(yīng)變片、膠水、防護(hù)材料及選型典型應(yīng)用案例分享等培訓(xùn)時(shí)間12月20日（周二）下午14:00-15:00課程對(duì)象機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員、材料基礎(chǔ)研究人員，飛機(jī)、汽車(chē)