消除導線電阻影響的半橋惠斯通電橋應變測量系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種應變測量系統(tǒng)及方法，尤其設及一種消除導線電阻影響的半橋惠 斯通電橋應變測量系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002] 惠斯通電橋是應用最為廣泛的電阻測量方法，其中半橋惠斯通電橋常應用于應變 測量，現(xiàn)有技術中，半橋惠斯通電橋在測量應變過程中，元件之間的導線存在著電阻，當各 元件之間的導線較短時，導線電阻較小，從而對測量結果影響較小，但是，當導線較長時，導 線電阻將對測量結果產(chǎn)生巨大影響，使得應變測量結果產(chǎn)生較大誤差，而目前還沒有有效 的手段來解決上述問題。
[0003] 因此，需要提出一種消除導線電阻影響的半橋惠斯通電橋應變測量系統(tǒng)，能夠有 效消除導線電阻應變測量結果的影響，大大提高應變測量的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種消除導線電阻影響的半橋惠斯通電橋應變測 量系統(tǒng)，能夠有效消除導線電阻應變測量結果的影響，大大提高應變測量的精度。
[0005] 本發(fā)明提供的一種消除導線電阻影響的半橋惠斯通電橋應變測量系統(tǒng)，包括半橋 惠斯通電橋、觸點開關K1、觸點開關K2W及兩個標定電阻R0 ;
[0006] 半橋惠斯通電橋的第一輸入端A通過導線與觸點開關K1的靜觸點so連接，第一 輸入端A還通過標定電阻R0與觸點開關K1的靜觸點S1連接，觸點開關K1的動觸點S2接 電源E;
[0007] 半橋惠斯通電橋的第二輸入端B通過導線與觸點開關K2的靜觸點S4連接，第二 輸入端B還通過標定電阻R0與觸點電開關K2的靜觸點S3連接，觸點開關K2的動觸點S5 接地。
[0008] 進一步，所述半橋惠斯通電橋由應變電阻R1和應變電阻R2順次連接形成；其中， 應變電阻R1的一端為第一輸入端A，應變電阻R2的一端為輸入端B，應變電阻R1和應變電 阻R2的公共連接點為半橋惠斯通電橋的輸出端C，內(nèi)部電阻R3和R4的公共連接點為半橋 惠斯通電橋的輸出端D。
[0009] 相應地，本發(fā)明提供了一種消除導線電阻影響的半橋惠斯通電橋應變測量方法， 包括如下步驟： 陽010] a.建立半橋惠斯通電橋測量應變的模型： 柳川
其中，ε為待測應變，U為輸出電壓，E為輸入 電壓，Κ為應變靈敏系數(shù)，r為導線電阻，R為應變電阻的阻值；
[0012]b.將觸點開關K1的動觸點S2與靜觸點S1接觸連接，將觸點開關K2的動觸點S5 與靜觸點S3接觸連接，并測量當前半橋惠斯通電橋的輸入電壓EO和輸出電壓UO,并可得出 如下公式： 陽〇1引
其中，ΔΚ1和AR2分別為應 變電阻R1和應變電阻R2在應變作用下的阻值變化量，r。為標定電阻阻值；
[0014] C.將觸點開關K1動觸點S2與靜觸點SO接觸連接，將觸點開關K2的動觸點S5與 靜觸點S4接觸連接，并測量當前半橋惠斯通電橋的輸入電壓E1和輸出電壓U0,并可得如下 公式：
[0015] (3)：
[0016] d.由步驟b中的式似和C步驟中的式（3)可解得：
[00化]e.由式（1)、式（3)W及式（4)聯(lián)立可得應變量：
[0017] 曲；
[0019] 巧）。
[0020] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的消除導線電阻影響的半橋惠斯通電橋應變測量系統(tǒng) 及方法，能夠有效消除導線電阻應變測量結果的影響，大大提高應變測量的精度；而且不改 變現(xiàn)有的測量習慣，便于工程測量人員掌握。
【附圖說明】
[0021] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述：
[0022] 圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
[0023] 圖2為本發(fā)明的等效示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 圖1為本發(fā)明的結構示意圖，圖2為本發(fā)明的等效示意圖，如圖所示，圖2和圖1 中的區(qū)別在于：將導線等效為電阻r;
[0025] 本發(fā)明提供的一種消除導線電阻影響的半橋惠斯通電橋應變測量系統(tǒng)，包括半橋 惠斯通電橋、觸點開關K1、觸點開關K2W及兩個標定電阻R0;
[0026] 半橋惠斯通電橋的第一輸入端A通過導線與觸點開關K1的靜觸點SO連接，第一 輸入端A還通過標定電阻R0與觸點開關K1的靜觸點S1連接，觸點開關K1的動觸點S2接 電源E;
[0027] 半橋惠斯通電橋的第二輸入端B通過導線與觸點開關K2的靜觸點S4連接，第二 輸入端B還通過標定電阻R0與觸點電開關K2的靜觸點S3連接，觸點開關K2的動觸點S5 接地。
[0028] 進一步，所述半橋惠斯通電橋由應變電阻R1和應變電阻R2順次連接形成；其中， 應變電阻R1的一端為第一輸入端A，應變電阻R2的一端為輸入端B，應變電阻R1和應變電 阻R2的公共連接點為半橋惠斯通電橋的第一輸出端，即圖1中的C點，內(nèi)部電阻R3和內(nèi)部 電阻R4的公共連接點為半橋惠斯通電橋的第二輸出端，即圖1中的D點，內(nèi)部電阻R3和內(nèi) 部電阻R4為測量電阻，方便對半橋惠斯通電橋的輸出電壓進行測量，系統(tǒng)通過測量C點和 D點間的電壓得到半橋惠斯通電橋的輸出電壓。
[0029] 相應地，本發(fā)明提供了一種消除導線電阻影響的半橋惠斯通電橋應變測量方法， 包括如下步驟：
[0030] a.建立半橋惠斯通電橋測量應變的模型： 陽〇3U
f其中，ε為待測應變，U為輸出電壓，E為輸入 電壓，Κ為應變靈敏系數(shù)，r為導線電阻，R為應變電阻的阻值，從該模型中可W看出，當導線 電阻相當小時，即導線電阻遠小于應變電阻的阻值時，導線電阻可W忽略不計的，但是，當 導線較長時，那么導線電阻對于應變測量結果的影響是相當大的，如果此時忽略導線電阻 的影響，那么將造成應變測量結果的極為不準確；
[0032]b.將觸點開關K1的動觸點S2與靜觸點S1接觸連接，將觸點開關K2的動觸點S5 與靜觸點S3接觸連接，并測量當前惠斯通電橋的輸入電壓E0和輸出電壓U0,并可得出如下 公式： 陽〇3引U)其中，AR1和AR2分別為應 U
變電阻R1和應變電阻R2在應變作用下的阻值變化量，r。為標定電阻阻值；
[0034] C.將觸點開關K1動觸點S2與靜觸點SO接觸連接，將觸點開關K2的動觸點S5與 靜觸點S4接觸連接，并測量當前半橋惠斯通電橋的輸入電壓E1和輸出電壓U0,并可得如下 公式：
[0035] (3);
[0036] d.由步驟b中的式似和c步驟中的式（3)可解得：
[0037] (4)； 陽03引 e.由式（1)、式（3)W及式（4)聯(lián)立可得應變量：
[0039] 從式妨中可W看出，通 (5)； 過本發(fā)明的提供的方法進行測量，有效地消除了導線電阻r對應變測量結果得影響，大大 提高了測量精度。
[0040] 最后說明的是，W上實施例僅用W說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較 佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可W對本發(fā)明的技 術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本 發(fā)明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1. 一種消除導線電阻影響的半橋惠斯通電橋應變測量系統(tǒng)，其特征在于：包括半橋惠 斯通電橋、觸點開關K1、觸點開關K2以及兩個標定電阻R0 ; 半橋惠斯通電橋的第一輸入端A通過導線與觸點開關K1的靜觸點SO連接，第一輸入 端A還通過標定電阻R0與觸點開關K1的靜觸點S1連接，觸點開關K1的動觸點S2接電源 E ； 半橋惠斯通電橋的第二輸入端B通過導線與觸點開關K2的靜觸點S4連接，第二輸入 端B還通過標定電阻R0與觸點電開關K2的靜觸點S3連接，觸點開關K2的動觸點S5接地。2. 根據(jù)權利要求1所述消除導線電阻影響的半橋惠斯通電橋應變測量系統(tǒng)，其特征在 于：所述半橋惠斯通電橋由應變電阻R1和應變電阻R2順次連接形成；其中，應變電阻R1的 一端為第一輸入端A，應變電阻R2的一端為輸入端B，應變電阻R1和應變電阻R2的公共連 接點為半橋惠斯通電橋的輸出端，內(nèi)部電阻R3和R4的公共連接點為半橋惠斯通電橋的輸 出端。3. -種消除導線電阻影響的半橋惠斯通電橋應變測量方法，其特征在于：包括如下步 驟： a. 建立半橋惠斯通電橋測量應變的模型：其中，ε為待測應變，U為輸出電壓，E為輸入電壓， ，. Κ為應變靈敏系數(shù)，r為導線電阻，R為應變電阻的阻值； b. 將觸點開關K1的動觸點S2與靜觸點S1接觸連接，將觸點開關K2的動觸點S5與靜 觸點S3接觸連接，并測量當前半橋惠斯通電橋的輸入電壓E0和輸出電壓U0,并可得出如下 公式：其中，Λ R1和Λ R2分別為應變電 阻R1和應變電阻R2在應變作用下的阻值變化量，r。為標定電阻阻值； c. 將觸點開關K1動觸點S2與靜觸點SO接觸連接，將觸點開關K2的動觸點S5與靜 觸點S4接觸連接，并測量當前半橋惠斯通電橋的輸入電壓E1和輸出電壓U0,并可得如下公 式：d. 由步驟b中的式⑵和c步驟中的式（3)可解得：e.由式（1)、式（3)以及式（4)聯(lián)立可得應變量：
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種消除導線電阻影響的半橋惠斯通電橋應變測量系統(tǒng)，包括半橋惠斯通電橋、觸點開關K1、觸點開關K2以及兩個標定電阻R0；半橋惠斯通電橋的第一輸入端A通過導線與觸點開關K1的靜觸點S0連接，第一輸入端A還通過標定電阻R0與觸點開關K1的靜觸點S1連接，觸點開關K1的動觸點S2接電源E；半橋惠斯通電橋的第二輸入端B通過導線與觸點開關K2的靜觸點S4連接，第二輸入端B還通過標定電阻R0與觸點電開關K2的靜觸點S3連接，觸點開關K2的動觸點S5接地；能夠有效消除導線電阻對應變測量結果的影響，大大提高應變測量的精度。
【IPC分類】G01B7/16
【公開號】CN105277112
【申請?zhí)枴緾N201510801427
【發(fā)明人】孟利波, 陳果, 張又進, 廖敬波, 宋剛, 唐浩, 譚川, 潘飛
【申請人】招商局重慶交通科研設計院有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年11月18日