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获取单双臂两用直流电桥工作方式的基本知识
点击次数:398 更新时间:2022-10-25
  单双臂两用直流电桥是用于测量一组电阻式元件阻值变化的电路。该电路具有两个并联电阻支路,充当激励电压VEXCITATION的分压器。每个电阻分压器的标称输出为VEXCITATION除以二。
  
  在没有施加负载的情况下,元件的电阻变化ΔR等于零。假设有一个理想系统,其中每个元件的标称电阻为R,每个分压器处于相同电位,并且差分电桥输出电压VOUT为零。施加负载后,一个或多个元件会改变电阻,以使ΔR≠0Ω。这会导致VOUT发生变化,通过对电桥进行差分测量可以非常准确地计算出该变化。图1-1显示了使用电阻式元件的简单电桥电路的基本配置。
  
  单双臂两用直流电桥电路由电阻式元件构成,电桥中包含一个可变元件。该元件是一个电阻式传感器,可将某个物理参数转换为电阻变化。如果此电阻变化与物理参数的变化成正比,则测量ΔR可以准确地表示所检测的物理属性。虽然本文重点介绍了使用电阻式元件的电桥,但电桥也可以由电感式或电容式元件构成。
  
  通过更详细地分析单双臂两用直流电桥的每一侧,可以更好地了解电桥的工作方式。
  
  假设VEXCITATION=6V,R=3000Ω且ΔR=3Ω,使用方程1可以计算出VOUT=3.0015V。然后计算R上的电压为VR=VEXCITATION-VOUT=2.9985V。这可以得出ΔR上的电压为VΔR=VOUT-VR=0.003V。
  
  虽然方程式1理论上可以计算VOUT、VR和VΔR,但实际系统必须测量VOUT和VR才能得到VΔR。由于标准测量设备所存在的限制,这可能会产生其他困难。
  
  例如,用于测量VOUT和VR的简单4位数字万用表可能产生舍入误差,影响VΔR的计算:如果万用表将VOUT=3.0015V向上舍入到3.002V并将VR=2.9985V向下舍入到2.998V,则VΔR=0.004V;或者,如果VOUT向下舍入到3.001V并且VR向上舍入到2.999V,则VΔR=0.002V。
  
  相对于3mV信号,这两种情况都会产生1mV的测量误差,即±33%误差。4位数字万用表没有足够高的分辨率,无法通过测量分压器中的任一电阻式元件确定ΔR的精确值。
  
  为了获得更准确的结果,通过在单双臂两用直流电桥配置中放入电阻式传感器,将单端测量更改为了差分测量。电桥使用二个电阻路径与传感器路径并联。在没有施加负载的情况下,ΔR=0Ω,VOUT=0V。
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