理论教育 电桥电路在实际中的应用

电桥电路在实际中的应用

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:本节主要介绍电桥电路在测量技术中的应用。根据电桥平衡条件,即可知被测电阻2.电桥电路在压力传感器中的应用不平衡电桥经常用于测量温度、压力、拉力等非电量。

电桥电路在实际中的应用

电桥电路还可以用来测量电阻电感、电容等参数,如果配合其他的传感器件还可以测量压力、温度等非电量。本节主要介绍电桥电路在测量技术中的应用。

电桥可以分为直流电桥和交流电桥。直流电桥主要用于电阻的测量,又可以分为单臂电桥和双臂电桥。单臂电桥是指电桥中只有一个臂接入被测量,其他三个臂接入固定电阻。如果电桥两个臂接入被测量,另外两个为固定电阻,该电桥就称为双臂电桥,又称为半桥形式。如果4 个桥臂都接入被测量则称为全桥形式。

1.电桥电路在电阻检测中的应用

电阻可以通过万用表的电阻挡直接测量,但利用电桥电路测量电阻会提高测量的精确度。在如图1-101 所示电桥电路中,3 个桥臂接入固定电阻(已知电阻)R1、R2和R3(可调电阻),1 个桥臂接入被测电阻Rx。电桥对角线AD 接直流电源,BC 接检流计G,检流计用来检测对角线BC 支路有无电流,即用来检测电桥是否平衡。如果有电流,检流计指针偏转,并显示电流的大小,此时,电桥不平衡。调节可调电阻R3,使检流计中的电流为零,BC 两点电位相等,此时,电桥平衡。根据电桥平衡条件,即

可知被测电阻

2.电桥电路在压力传感器中的应用

不平衡电桥经常用于测量温度、压力、拉力等非电量。压力传感器中的应变式压力传感器发展较早,应用较为普遍,常用的有平膜式和圆桶式两种结构,实物如图1-102 所示。

图1-102 应变式压力传感器实物

(a)平膜式;(b)圆桶式

压力传感器中单臂电桥电路的测量原理如图1-103 所示,电桥中的桥臂是电阻应变片,电阻应变片利用电阻的应变效应把压力产生的机械形变转换为电阻阻值的变化,从而影响输出电压的变化。图中,R1为电阻应变片,R2、R3和R4为固定电阻。当电阻应变片R1受到力作用时,电阻会发生变化,从而使得输出电压UO发生变化。

(www.daowen.com)

图1-103 电阻应变式压力传感器单臂电桥电路

输出电压为

由于ΔR1≪R1,所以,分母中的可以忽略,根据电桥平衡条件

故输出电压为

应变片是一种本身电阻随应力变化而改变的传感器,灵敏度比较低,因此,在实际应用中电桥电路往往是差动电桥电路,以提高其灵敏度,并使输入和输出呈线性关系。差动电桥电路有半桥电路和全桥电路,如图1-104 所示。半桥电路把不同应力方向的两个应变片接入电桥作为邻边,输出电压为

图1-104 所示应变片全桥测量电路中把应力方向相同的两个应变片接入电桥的对边,应力方向相反的接入电桥邻边,其灵敏度比半桥测量电路提高了一倍,非线性也得到了改善,输出电压为

图1-104 差动电桥电路

(a)半桥测量电路;(b)全桥测量电路

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈