电路惠斯通电桥测电阻实验桥

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-03-25 05:57 标签： 惠斯通电桥放大电路
惠斯通电桥电路 | HBM
惠斯通电桥解释
基本原理和理论
惠斯通电桥电路
惠斯通电桥可以用各种方式测量电阻： 通过与已知电阻比较来确定电阻绝对值 测定电阻的相对变化 后一种方法用于应变技术。它可以测定应变片电阻的相对变化，通常精度可达 10-4&到 10-2 &O/&O。
下面的图片显示了惠斯通电桥的两个不同的电气连接图，它们是完全相同的：图a）显示了通常使用惠斯登电桥的菱形连接;和图b）是相同电路，这对于未经过电气训练的人来说，这将更清楚。
惠斯通电桥的四个桥臂或分支由电阻R1至R4组成。桥的角点2和3指示桥路激励电压Vs的连接;角点1和4为电桥输出电压V0即测量信号。
The bridge excitation is usually an applied, stabilized direct, or alternating voltage Vs.
注意:对桥路组件和连接没有普遍接受的规则。 在现有的文献中，有各种各样的名称，这反映在桥路方程中。 因此，为了避免误解，必须考虑方程中使用的名称以及它们在桥路中的位置。
如果供电电压 Vs 被施加到电桥终点2和3，那么供电电压被 R1, R2&和 R4, R3 分成两个半桥，即每个半桥形成一个分压器。
由于 R1, R2&和 R3, R4. 的电阻电压不同，电桥可能不平衡。 计算如下：
如果桥路平衡，并且
则电桥输出电压 V0&为零。
在预设应变的情况下，应变计的电阻变化量 &DR. 我们给出了以下等式：
对于应变测量，电阻 R1&和 R2 在惠斯登电桥中必须相等。 这同样适用于 R3&和 R4.
通过一些假设和简化，可以确定以下等式（在HBM的书&使用应变片进行测量的介绍&中给出了进一步的解释）：
在计算的最后一步中， &DR/R 必须由以下代替:
这里k是应变片的k系数，,&& 是应变。
方程式假设桥臂中的所有电阻都改变了。 例如，这种情况发生在传感器或被测对象执行类似的功能。 在实验应力测试中，这种情况几乎不存在，因为通常只有一部分桥臂采用应变片，其余部分由桥接电阻组成。 一般称为四分之一桥，半桥，双四分之一或斜桥和全桥。
根据不同测量任务，测量点上会使用一个或多个应变片。例如全桥、半桥或四分之一桥等表示，实际上它们是不正确的。事实上，测量电路总是完整的，由应变片和含有应变片的试样以及固定电阻来组成 ;
传感器通常要比实验应力测试有更严格的精度要求。一般来说，传感器在所有四个桥臂上都采用应变片（全桥电路）。
如果需要消除各种干扰，应采用全桥或半桥电路进行应力分析。非常重要的是，不同应力状况是有明显区别的，例如压向或拉向，以及弯曲、剪切或扭转应力等。
下表显示了应变片的几何位置、桥路的类型和桥路系数 B 对额定力、弯矩、扭矩和温度的依赖性。每个例子的小表描述的是每种影响量指定的桥路系数 B。该方程用于计算路输出信号 VO/VS 的有效应变。
& & & & & & &
& & & & && & & & & & & &
& & & & &&& & & & & && & &
注意:假设圆柱轴用于扭矩测量，如13, 14和15。由于对称性的原因，允许在 x 和 y方向弯曲。同样也适用于矩形或矩形截面的杆件。
符号解释：
Fn 径向, 额定力
Mbx, Mby X 和 Y 方向弯矩
&s 表观应变
&n 径向，额定应变
&b 弯曲应变
&d 扭矩应变
& 测量点有效应变
有源应变片
带温度补偿的应变片
电阻或应变片
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惠斯通电桥详细解析：原理，计算，应用
来源：网络整理 作者：日 08:52
[导读] 惠斯通电桥是由四个电阻组成的电桥电路，这四个电阻分别叫做电桥的桥臂，惠斯通电桥利用电阻的变化来测量物理量的变化，单片机采集可变电阻两端的电压然后处理，就可以计算出相应的物理量的变化，是一种精度很高的测量方式。其电路形式如下图所示。
　　 电阻桥定义解释
　　惠斯通电桥是由四个电阻组成的电桥电路，这四个电阻分别叫做电桥的桥臂，惠斯通电桥利用电阻的变化来测量物理量的变化，单片机采集可变电阻两端的电压然后处理，就可以计算出相应的物理量的变化，是一种精度很高的测量方式。其电路形式如下图所示。
　　在电桥中有三个电阻阻值是固定的分别为R1，R2，R3，第四个电阻是可变的为Rx，Rx发生变化时，图中B，D两点之间的电压发生变化，通过采集电压的变化就可以知道环境中物理量的变化，而从实现测量的目的。下面举例介绍电桥电路的计算方式。
　　 电阻桥相关计算
　　假设流过R1，R2桥臂的电流为I1，流过R3，Rx桥臂的电流为I2，电桥供电电压为VCC，如下图所示。
　　通过欧姆定律可以计算出每个电阻两端的电压。在R1和R2这两个桥臂上，R1，R2将VCC电压分压，R2电阻两端得到的电压即为V1；在R3和Rx这个桥臂上，R3，Rx将VCC电压分压，R3电阻两端得到的电压即为V2。下面分别用欧姆定律计算V1和V2。
　　流过电阻R1和R2的电流I1：
　　R2两端的电压V1：
　　流过电阻R3和Rx的电流I2：
　　R3两端的电压：
　　V1和V2的电压差：
　　由此可以看出：
　　如果4个电阻都相等，即R1=R2=R3=Rx，那么&DV=0，即电桥处于平衡状态；
　　Rx发生变化会导致△V发生变化；
　　电阻桥的应用
　　在实际使用中，我们通常将其中三个电阻值固定，而将另外一个电阻换成热敏电阻、压敏电阻、PT100等，这时候就可以用电桥来测物理量了。如果将PT100接入电桥，随着环境温度的变化，PT100的阻值发生变化导致&DV发生变化，将差分电压&DV通过差分运放放大后进入单片机的AD采样，再对照PT100的电阻-温度对应表就可以知道当前环境的温度了。
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当硅芯片受到外界的应力作用时，硅应变电桥的桥臂电阻将产生变化，一般都为惠斯顿电桥检测模式。电桥原理电路:
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( 发表人：小兰 )
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