电阻电桥基础:使用硅应变仪的高输出信号电桥
电阻电桥基础
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图1. 基本惠斯通电桥框图
式1: Vo = Ve(R2/(R1 + R2) - R3/(R3 + R4))
式1看起来比较复杂,但对于大部分电桥应用可以简化。当Vo+和Vo-等于Ve的1/2时,电桥输出对电阻的改变非常敏感。所有四个电阻采用同样的标称值R,可以大大简化上述公式。待测量引起的阻值变化由R的增量或dR表示。带dR项的电阻称为“有源”电阻。在下面四种情况下,所有电阻具有同样的标称值R,1个、2个或4个电阻为有源电阻或带有dR项的电阻。推导这些公式时,dR假定为正值。如果实际阻值减小,则用-dR表示。在下列特殊情况下,所有有源电阻具有相同的dR值。
四个有源元件
第一种情况是所有四个电桥电阻都是有源元件,R2和R4的阻值随着待测量的增大而增大,R1和R3的阻值则相应减小。这种情况常见于采用四个应变计的压力检测。施加压力时,应变计的物理方向决定数值的增加或减少,式2给出了这种配置下可以得到的输出电压(Vo)与电阻变化量(dR)的关系,呈线性关系。这种配置能够提供最大的输出信号,值得注意的是:输出电压不仅与dR呈线性关系,还与dR/R呈线性关系。这一细微的差别非常重要,因为大部分传感器单元的电阻变化与电阻的体积成正比。
式2: Vo = Ve(dR/R)带四个有源元件的电桥
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