【摘要】:如图11.1-1所示电路中E为供桥直流电源,R1、R2、R3和R4分别为四个桥臂的电阻。若电桥的负载电阻为无穷大,可由式得到电桥开路输出电压Uo为设各桥臂的电阻增量分别为ΔR1、ΔR2、ΔR3和ΔR4,代入式,可得到图11.1-1直流电桥将式中的多项式乘积展开,并考虑到RiΔRi,把分母中的ΔRi及分子中的无穷小项ΔRiΔRi忽略不计,并在测量前使电桥平衡Uo=0,即R1R3=R2R4。式改写为当R1=R4=R,R2=R4=R′时,称为输入对称的电桥,又称立式桥。
由直流电源供电的电桥为直流电桥,常用于测量电阻、电阻率等参数变化。如图11.1-1所示电路中E为供桥直流电源,R1、R2、R3和R4分别为四个桥臂的电阻。根据电路理论可得到流过负载RL的电流I0和负载上的电压Uo,分别为
由式(11.1-1)和式(11.1-2)可知,当电桥各桥臂电阻满足如下条件时
则电桥输出电流I0=0,电压Uo=0,称电桥处于平衡状态。
若电桥的负载电阻为无穷大(RL=∞),可由式(11.1-2)得到电桥开路输出电压Uo为
设各桥臂的电阻增量分别为ΔR1、ΔR2、ΔR3和ΔR4,代入式(11.1-4),可得到
图11.1-1 直流电桥
将式(11.1-5)中的多项式乘积展开,并考虑到Ri≫ΔRi,把分母中的ΔRi及分子中的无穷小项ΔRiΔRi忽略不计,并在测量前使电桥平衡Uo=0,即R1R3=R2R4。所以电桥在非平衡下的开路输出电压为
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实际电桥的输出电压精确公式为
式中 η——二阶非线性项,其值为
在实际应用中,为了容易得到测量前的“电桥平衡”及“非平衡”情况下简练、易分析的电压输出表达式,通常将各桥臂的电阻值匹配成下列三种情况:
(1)当R1=R2=R,R3=R4=R′时,称为输出对称的电桥,又称卧式桥。式(11.1-6)改写为
(2)当R1=R4=R,R2=R4=R′时,称为输入对称的电桥,又称立式桥。式(11.1-6)又可改写为
(3)当R1=R2=R3=R4=R时,称为等臂桥,或称全等桥。式(11.1-6)写为
下面讨论参数传感器被接入电桥中的工作情况。
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