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獲取單雙臂兩用直流電橋工作方式的基本知識
點擊次數:131 發布時間:2022-10-25
  單雙臂兩用直流電橋是用于測量一組電阻式元件阻值變化的電路。該電路具有兩個并聯電阻支路,充當激勵電壓VEXCITATION的分壓器。每個電阻分壓器的標稱輸出為VEXCITATION除以二。
  
  在沒有施加負載的情況下,元件的電阻變化ΔR等于零。假設有一個理想系統,其中每個元件的標稱電阻為R,每個分壓器處于相同電位,并且差分電橋輸出電壓VOUT為零。施加負載后,一個或多個元件會改變電阻,以使ΔR≠0Ω。這會導致VOUT發生變化,通過對電橋進行差分測量可以非常準確地計算出該變化。圖1-1顯示了使用電阻式元件的簡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成,電橋中包含一個可變元件。該元件是一個電阻式傳感器,可將某個物理參數轉換為電阻變化。如果此電阻變化與物理參數的變化成正比,則測量ΔR可以準確地表示所檢測的物理屬性。雖然本文重點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成。
  
  通過更詳細地分析單雙臂兩用直流電橋的每一側,可以更好地了解電橋的工作方式。
  
  假設VEXCITATION=6V,R=3000Ω且ΔR=3Ω,使用方程1可以計算出VOUT=3.0015V。然后計算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理論上可以計算VOUT、VR和VΔR,但實際系統必須測量VOUT和VR才能得到VΔR。由于標準測量設備所存在的限制,這可能會產生其他困難。
  
  例如,用于測量VOUT和VR的簡單4位數字萬用表可能產生舍入誤差,影響VΔR的計算:如果萬用表將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。
  
  相對于3mV信號,這兩種情況都會產生1mV的測量誤差,即±33%誤差。4位數字萬用表沒有足夠高的分辨率,無法通過測量分壓器中的任一電阻式元件確定ΔR的精確值。
  
  為了獲得更準確的結果,通過在單雙臂兩用直流電橋配置中放入電阻式傳感器,將單端測量更改為了差分測量。電橋使用二個電阻路徑與傳感器路徑并聯。在沒有施加負載的情況下,ΔR=0Ω,VOUT=0V。
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