机电一体化专业英语宋主民章

第 3 章 中间转换电路

3.1 前言

传感器在测量系统中是把所测的机械信号转换为电量的一次仪表。这些电量可能是

所用元件的电阻、电容或电感参数的变化，需要用电桥将它们转换为电压或电流信号。

另一方面，实际上由一次仪表产生的电信号是非常微弱的，它必须经过调理才能适合于

后继电路处理。信号调理 (或信号转换)包括隔离、噪声抑制、放大和变换等，这些工

作由转换电路来完成。

3.2 电桥

电桥是将元件参数如电阻、电感或电容转换成电压或电流的测量电路。电桥的优点有

电路简单，精度高和灵敏度高，所以它被广泛用于测量系统。电桥分直流电桥和交流电

桥两类。

3.2.1 直流电桥 如图 3.1 所示,在 C 和 D 端施加直流电源，R ，R ，R 和 R 是电桥的

1 2 3 4

四个臂。在自由端 A 和 B 输出的电压为

R R R R

U 1 4 2 3 E ( 3- 1 )

0 s

R  R  (R  R )

1 2 3 4

图 3.1 直流电桥

当 R R = R R ，电桥的电压输出为零，U =0,此时电桥处于平衡状态。

2 3 1 4 o

3.2.2 交流电桥 (图 3.2) 交流电桥用正弦交流电压供电。电桥的臂元件可以是电阻、

电感或电容，电桥的电压输出为

Z Z  Z Z

  1 4 2 3

U0 Us ( 3-2 )

Z 1  Z 2 (Z 3  Z 4 )

式中 U 是电桥的电源电压

S

Z ,Z ,Z 和 Z 分别是四个臂的复阻抗参数，可用它的模和相位角来表示为

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

交流电桥的平衡条件为

Z Z = Z Z (3.3)