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獲取單雙臂兩用直流電橋工作方式的基本知識(shí)
點(diǎn)擊次數(shù):657 更新時(shí)間:2022-10-25
  單雙臂兩用直流電橋是用于測(cè)量一組電阻式元件阻值變化的電路。該電路具有兩個(gè)并聯(lián)電阻支路,充當(dāng)激勵(lì)電壓VEXCITATION的分壓器。每個(gè)電阻分壓器的標(biāo)稱(chēng)輸出為VEXCITATION除以二。
  
  在沒(méi)有施加負(fù)載的情況下,元件的電阻變化ΔR等于零。假設(shè)有一個(gè)理想系統(tǒng),其中每個(gè)元件的標(biāo)稱(chēng)電阻為R,每個(gè)分壓器處于相同電位,并且差分電橋輸出電壓VOUT為零。施加負(fù)載后,一個(gè)或多個(gè)元件會(huì)改變電阻,以使ΔR≠0Ω。這會(huì)導(dǎo)致VOUT發(fā)生變化,通過(guò)對(duì)電橋進(jìn)行差分測(cè)量可以非常準(zhǔn)確地計(jì)算出該變化。圖1-1顯示了使用電阻式元件的簡(jiǎn)單電橋電路的基本配置。
  
  單雙臂兩用直流電橋電路由電阻式元件構(gòu)成,電橋中包含一個(gè)可變?cè)?。該元件是一個(gè)電阻式傳感器,可將某個(gè)物理參數(shù)轉(zhuǎn)換為電阻變化。如果此電阻變化與物理參數(shù)的變化成正比,則測(cè)量ΔR可以準(zhǔn)確地表示所檢測(cè)的物理屬性。雖然本文重點(diǎn)介紹了使用電阻式元件的電橋,但電橋也可以由電感式或電容式元件構(gòu)成。
  
  通過(guò)更詳細(xì)地分析單雙臂兩用直流電橋的每一側(cè),可以更好地了解電橋的工作方式。
  
  假設(shè)VEXCITATION=6V,R=3000Ω且ΔR=3Ω,使用方程1可以計(jì)算出VOUT=3.0015V。然后計(jì)算R上的電壓為VR=VEXCITATION-VOUT=2.9985V。這可以得出ΔR上的電壓為VΔR=VOUT-VR=0.003V。
  
  雖然方程式1理論上可以計(jì)算VOUT、VR和VΔR,但實(shí)際系統(tǒng)必須測(cè)量VOUT和VR才能得到VΔR。由于標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量設(shè)備所存在的限制,這可能會(huì)產(chǎn)生其他困難。
  
  例如,用于測(cè)量VOUT和VR的簡(jiǎn)單4位數(shù)字萬(wàn)用表可能產(chǎn)生舍入誤差,影響VΔR的計(jì)算:如果萬(wàn)用表將VOUT=3.0015V向上舍入到3.002V并將VR=2.9985V向下舍入到2.998V,則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,則VΔR=0.002V。
  
  相對(duì)于3mV信號(hào),這兩種情況都會(huì)產(chǎn)生1mV的測(cè)量誤差,即±33%誤差。4位數(shù)字萬(wàn)用表沒(méi)有足夠高的分辨率,無(wú)法通過(guò)測(cè)量分壓器中的任一電阻式元件確定ΔR的精確值。
  
  為了獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果,通過(guò)在單雙臂兩用直流電橋配置中放入電阻式傳感器,將單端測(cè)量更改為了差分測(cè)量。電橋使用二個(gè)電阻路徑與傳感器路徑并聯(lián)。在沒(méi)有施加負(fù)載的情況下,ΔR=0Ω,VOUT=0V。
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