仪 （1 t）（ 2 t） 1 2
（5-8）
（3）全桥互联补偿法（全桥自补） ：将四个工作应变片连接成全桥相 互补偿的方法。由式（5-3）可得
仪 （1 t）（2 t）（3 t）（4 t） 1 2 3 4 （5-9）
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第二节 电阻应变仪的构造
一、静态电阻应变仪的工作原理
以静态应变变化为测量对象的称为静态电阻应变仪。 目前使用的静态电阻应变仪有两种类型：直流放大式（如Y －18型静态电阻应变仪）和载波放大式（如YJ－5型静态应 变仪）。
（1）测量电桥
动态电阻应变
仪的测量电桥
为交流电桥，其原理Fra bibliotek能和静态应变仪相
同。测量电桥A、
B、C、D 四个 结点及R3、R4
两个桥臂电阻
装在一个电桥
盒上，用一定
长度的屏蔽电
缆线与应变仪 相连。
图5-5 动态应变仪方框图
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（2）动态应变仪测量的动态应变是随时间变化的，通过记录仪器得到
4．应变仪的灵敏系数 应变仪是按一定的电阻应变片的灵敏系数设计的，静态应变仪设
有调节灵敏系数的装置，而动态应变仪没有此装置，它是按固定灵敏
系数设计的，一般都是按灵敏系数K＝2.0设计的，当使用的应变片灵 敏系数K不等于2.0时，应对测量结果进行修正。
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5．应变片电阻值（ ） 电阻应变仪使用指定阻值的电阻应变片，如120 ，当使用其它阻
化转换成电压信号变化，以供放大器进行放大。测量电桥中还包括预调 平衡电路，测量电桥的桥压由直流电源供给。
（2）直流放大器 由于测量电桥输出的电压信号很微弱，仅为微伏至毫伏数量级，所以
必须通过放大器加以放大。放大器的放大倍数一般为5×104～10×104左 右。测量时，要求采用性能稳定的低漂移直流放大器。
7．零飘 零飘是衡量仪器静态稳定性的指标，这里的静态是指放大器无信号输
入的状态。开启仪器，观察其稳定性，仪器平衡指示器可能随时间有缓慢 偏移，即仪器有少量输出的现象，这种现象称为零飘。
8．动飘 动飘是衡量仪器动态稳定性的指标，所谓动态是指放大器有信号输入
时的状态。给仪器输入一个恒定的标准应变，可观察其输出的稳定性。仪 器相对于标准应变输出的微小变化称为动飘，静态应变仪没有这项指标。
K仪仪 l △UBD
l
KE
4
(
1
2
3
4)
仪 1 2 3 4
(5-3)
上式称为测量电桥桥路联接的基本关系式
从上式可见，应变测量电桥具有邻臂相减，对臂相加的特性。
1.若四个桥臂均由电阻应变片接成，称这种接法为全桥接法；
2.若Rl和R2为电阻应变片，R3和R4为仪器内部的精密无感电阻，这种接法
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（5）指示器 通过相敏检波器的信号输入指示器，指示器指针偏转大小和方向即
反映被测应变大小和符号。对于双桥零读数法的电阻应变仪，测量时总 是调整读数桥的可调电阻刻度盘，使指示电表指针恒指零，从读数桥的 刻度盘上就可直接读出应变值
（6）振荡器 振荡器能为电桥提供一定频率的正弦交流电作为供桥电源，即载波电
1．直流放大式静态应变仪 直流放大式静态应变仪的基本组成部分有：测量电桥、直流放大
器，A／D转换器、数字显示器、直流电源。其方框图如图5-3所示。
测量电桥
直流放大器
A／D转换器
数字显示器
直流电源
图5-3 直流放大式静态应变仪的基本组成
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一、静态电阻应变仪的工作原理
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（1）测量电桥 测量电桥是电阻应变仪的重要组成部分，它将应变片微小的电阻变
的是随时间变化的应变波形图，为了便于在应变波形图上确定所测应变值的
大小，一般会在动态应变仪内设置应变标定装置，由此装置给出代表一定标
准应变的信号，即将其作为读波形图的比例尺。应变标定电路有多种，在
Y6D－3A及YD－15动态应变仪中采用的是专用应变标定电桥，如图5-6所示。
标定电桥是由 一系列精密线绕电 阻组成，改变标定 电桥的桥臂电阻值， 即产生相应数值的 正（或负）的标准 应变，通过转换开 关K，在应变测量 前或测量后，将标 定的信号接入放大 器给出一个标准应 变信号，以进行应 变标定。
R4
(b)
其中，U DB
R1
R1
(R1 R2 ) R1 (R1 R2 )2
R1 E
。
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一、直流电桥
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同理，U DB
R2
R2
、
U DB R3
R3
和
U DB R4
R4
均采用类似的计算，
通常选取 R1 R2 R3 R4 R ，故化简得
U DB
E 4
( R1 R1
R2 R2
（6）相敏检波器、振荡器、稳压电源等装置的功能与静态应变仪基本 相同。
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第三节 电阻应变仪的主要技术指标
电阻应变仪的主要技术指标包括
l．测量线数 测量线数是指仪器具有通道的个数，即可同时测量应变的个数。
2．测量范围
测量范围是指可测量应变量的范围，以微应变（ με ）为单位。
3．工作频率范围 工作频率范围是指仪器能测量应变频率的范围。
（3）A／D转换器 它能将放大后的电压模拟信号转换为数字信号，以便直接驱动数字显示
器。
（4）数字显示器 一般采用液晶显示器，它可将测量的应变值以数字显示出来。
（5）直流电源 直流电源可供给测量电桥、直流放大器和A／D转换器直流电压，一般
采用电池供电。
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2．载波放大式静态应变仪
载波放大式静态应变仪与直流放大式静态应变仪的主要区别在于它的测量电桥
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（1）测量电桥
它的功能与直流放大式电阻应变仪相同，电桥输入端的桥压为振荡器 提供的正弦式载波电压。测量电桥包括电阻、电容平衡电路。
（2）读数电桥 要求精度较高的仪器（例如YJ－5型静态应变仪）都设有读数电桥，
它的四个桥臂由高精度的可调电阻器构成，且与测量电桥用同一载波振荡 器供电。读数电桥与测量电桥在输出端是串联的。 当测量电桥因感 受应变而输出一个等幅电压时，指示器指针偏移，调整读数桥桥臂电阻值， 使之输出一个与测量电桥输出电压等幅、相位相反的电压，这两个电压的
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第四节 新型智能电阻应变仪的介绍
一、概述
YE2538 A静态应变仪采用智能化管理及串行通讯技术（RS-232C）将 计算机测试手段引入教学型测试领域，同时也适应小型工程测试的需要。
特点：
1．智能化管理； 2．电子开关切换，可靠性高； 3．通道、桥路指示灯指示试； 4．双通道显示； 5．自动平衡； 6．可采用全桥、半桥、1／4桥（公用补偿片）进行测量，连接方便； 7．两路独立补偿点； 8．所有设置参数掉电保存； 9．基于WINDOWS 操作平台的应用软件。
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I1,2 E /(R1 R2 )
I3,4 E /( R3 R4 )
U AB R1E /(R1 R2 )
U AD R4E /(R4 R3 )
而
U AB U A U B , U AD U A U D
故
U DB
UD
UB
U AB
U AD
[R1
/( R1
R2 )
R4
/( R4
R1R3 R2 R4
R3C1
R4
C2
由于 R3 R4 ， 于是
（5-5）
R1 C1
R2 C2
（5-6） 图5-2 交流电桥
可见，要使交流电桥平衡，需同时满足电阻平衡和电容 平衡两个条件。
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三、温度效应的补偿
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任何导电材料都有电阻温度效应，即其电阻会随环境温度改变而变 化，应变片丝栅材料也不例外。这种由温度改变引起的电阻变化与由变 形引起的电阻变化叠加，将引起测量误差。
为半桥接法。在半桥接法中，设电阻应变片受力变形后电阻改变量为
△Rl、△R2，而R3和R4电阻不变，则有
仪 1 2
(5-4)
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二、交流电桥
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如图5-2所示，图中C1、 C2为电 阻应变片本身及连接导线的分布 电容。对于半桥接法，R3和R4为 应变仪内部精密无感电阻，可看 作是纯阻性的，由电桥平衡条件
（4）低通滤波器 低通滤波器的作用是将由相敏检波器输出信号中的高频载波成分滤
掉，使放大后的信号与原应变形状相同。
（5）输出电路 动态应变仪将信号输出给记录仪器，各类记录仪器的输入阻抗不
同，如光线示波仪为低阻抗，而磁带记录仪为高阻抗，因此，要求电 阻应变仪有两种输出电路以满足不同记录仪器的要求。Y6D－3A只有一 种低阻的输出电路，而YD－5有两种输出电路，扩大了应变仪的使用范 围。
值的电阻应变片时，应对测量结果进行修正。
6．灵敏度 (mA/με或mV/με) 灵敏度是指应变仪输出端接有额定负载时，输出电流（或电压）与被
测应变的关系。当应变在一定范围内，输出电流与被测应变保持线性关系 时，输出电流（或电压）与应变的比值称为应变仪的灵敏度。例如Y6D－ 3A动态应变仪的灵敏度为0.1 mA／（额定负载为16Ω）。
R3 )]E
R1R3 R2 R4 (R1 R2 )(R4 R3 )
E
（a）
当 UDB 0 时，R1R3 R2 R4 ，电桥平衡。若各电阻分别有增量 R1 、R2 、R3 和 R4 时，输出端有不平衡桥压 UDB 输出。
U DB