電阻電橋基礎:使用硅應變儀的高輸出信號電橋

電阻電橋基礎

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(lái)比較復雜，但對于大部分電橋應用可以簡(jiǎn)化。當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)電阻采用同樣的標稱(chēng)值R，可以大大簡(jiǎn)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項的電阻稱(chēng)為“有源”電阻。在下面四種情況下，所有電阻具有同樣的標稱(chēng)值R，1個(gè)、2個(gè)或4個(gè)電阻為有源電阻或帶有dR項的電阻。推導這些公式時(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(zhù)待測量的增大而增大，R1和R3的阻值則相應減小。這種情況常見(jiàn)于采用四個(gè)應變計的壓力檢測。施加壓力時(shí)，應變計的物理方向決定數值的增加或減少，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(xiàn)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(xiàn)性關(guān)系，還與dR/R呈線(xiàn)性關(guān)系。這一細微的差別非常重要，因為大部分傳感器單元的電阻變化與電阻的體積成正比。

式2： Vo = Ve（dR/R）帶四個(gè)有源元件的電橋