電阻電橋基礎(chǔ):使用硅應(yīng)變儀的高輸出信號電橋

電阻電橋基礎(chǔ)

圖1. 基本惠斯通電橋框圖

式1： Vo = Ve（R2/（R1 + R2） - R3/（R3 + R4））

式1看起來比較復(fù)雜，但對于大部分電橋應(yīng)用可以簡化。當(dāng)Vo+和Vo-等于Ve的1/2時(shí)，電橋輸出對電阻的改變非常敏感。所有四個(gè)電阻采用同樣的標(biāo)稱值R，可以大大簡化上述公式。待測量引起的阻值變化由R的增量或dR表示。帶dR項(xiàng)的電阻稱為“有源”電阻。在下面四種情況下，所有電阻具有同樣的標(biāo)稱值R，1個(gè)、2個(gè)或4個(gè)電阻為有源電阻或帶有dR項(xiàng)的電阻。推導(dǎo)這些公式時(shí)，dR假定為正值。如果實(shí)際阻值減小，則用-dR表示。在下列特殊情況下，所有有源電阻具有相同的dR值。

四個(gè)有源元件

第一種情況是所有四個(gè)電橋電阻都是有源元件，R2和R4的阻值隨著待測量的增大而增大，R1和R3的阻值則相應(yīng)減小。這種情況常見于采用四個(gè)應(yīng)變計(jì)的壓力檢測。施加壓力時(shí)，應(yīng)變計(jì)的物理方向決定數(shù)值的增加或減少，式2給出了這種配置下可以得到的輸出電壓（Vo）與電阻變化量（dR）的關(guān)系，呈線性關(guān)系。這種配置能夠提供最大的輸出信號，值得注意的是：輸出電壓不僅與dR呈線性關(guān)系，還與dR/R呈線性關(guān)系。這一細(xì)微的差別非常重要，因?yàn)榇蟛糠謧鞲衅鲉卧碾娮枳兓c電阻的體積成正比。

式2： Vo = Ve（dR/R）帶四個(gè)有源元件的電橋