機電一體化專業英語宋主民章

第 3 章 中間轉換電路

3.1 前言

傳感器在測量系統中是把所測的機械信號轉換為電量的一次儀表。這些電量可能是

所用元件的電阻、電容或電感參數的變化，需要用電橋將它們轉換為電壓或電流信號。

另一方面，實際上由一次儀表產生的電信號是非常微弱的，它必須經過調理才能適合于

后繼電路處理。信號調理 (或信號轉換)包括隔離、噪聲抑制、放大和變換等，這些工

作由轉換電路來完成。

3.2 電橋

電橋是將元件參數如電阻、電感或電容轉換成電壓或電流的測量電路。電橋的優點有

電路簡單，精度高和靈敏度高，所以它被廣泛用于測量系統。電橋分直流電橋和交流電

橋兩類。

3.2.1 直流電橋 如圖 3.1 所示,在 C 和 D 端施加直流電源，R ，R ，R 和 R 是電橋的

1 2 3 4

四個臂。在自由端 A 和 B 輸出的電壓為

R R ?R R

U 1 4 2 3 E ( 3- 1 )

0 s

?R ? R ? (R ? R )

1 2 3 4

圖 3.1 直流電橋

當 R R = R R ，電橋的電壓輸出為零，U =0,此時電橋處于平衡狀態。

2 3 1 4 o

3.2.2 交流電橋 (圖 3.2) 交流電橋用正弦交流電壓供電。電橋的臂元件可以是電阻、

電感或電容，電橋的電壓輸出為

Z Z ? Z Z

? ? 1 4 2 3

U0 Us ( 3-2 )

?Z 1 ? Z 2 ?(Z 3 ? Z 4 )

式中 U 是電橋的電源電壓

S

Z ,Z ,Z 和 Z 分別是四個臂的復阻抗參數，可用它的模和相位角來表示為

1 2 3 4

1

Z Z ?? , Z Z ?? , z Z ?? 及 Z Z ??

1 1 1 2 1 2 3 3 3 4 4 4

交流電橋的平衡條件為

Z Z = Z Z (3.3)

總結

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