介绍应变电桥的分类和输出特性

电桥电路，即惠斯通（Wheastone）电桥，其结构如图2.23所示。四个阻抗臂Zl、Z2、Z3、Z4以顺时针为序；A、C是电源端，工作电压为U；B、D为输出端，输出电压为U0。在这个阻抗电桥中，当桥臂接入的是应变计时，就称其为应变电桥。

图2.23　电桥电路的结构

应变电桥可按不同的方式分类。

（1）按工作臂分

·单臂应变电桥：电桥的一个臂接入应变计。

·双臂应变电桥：电桥的两个臂接入应变计。

·全臂应变电桥：电桥的四个臂都接入应变计。

（2）按电源分(www.xing528.com)

按电源的不同，应变电桥可分为直流电桥和交流电桥两类。其中，直流电桥的供桥电源是直流电压，其桥臂只能接入阻性元件，主要用于应变电桥的输出不需中间放大而可直接显示的情况。例如，半导体应变计的输出灵敏度高，可采用直流应变电桥作为测量电路，直接输出结果。而交流电桥的供桥电源是交流电压，其桥臂可以是阻性（R）、感性（L）或容性（C）元件，主要用于输出需放大的场合。例如，金属应变计的输出灵敏度较低，应采用这种交流应变电桥作为测量电路，以进一步放大输出。

（3）按工作方式分

按工作方式的不同，应变电桥可分为平衡桥式电路和不平衡桥式电路。平衡桥式电路又称为零位测量法，它带有调整桥臂平衡的伺服反馈机构，当仪表指示测量值时，电桥处于平衡状态。零位测量法常用于高精度、长时间的静态应变测量。不平衡桥式电路又称为偏差测量法，其输出的是与桥臂应变量成一定函数关系的不平衡电量，再作进一步放大、显示。当仪表指示测量值时，电桥处于不平衡状态。偏差测量法的响应快，常用于动态应变测量。

（4）按桥臂关系分

按桥臂关系的不同，应变电桥可分为半等臂电桥和全等臂电桥。半等臂电桥又可分为对电源端对称电桥（即Z1＝Z4，Z2＝Z3）及对输出端对称电桥（即Z1＝Z2，Z3＝Z4）。全等臂电桥满足Z1＝Z2＝Z3＝Z4。在实际测量中经常用到的是全等臂电桥和半等臂对输出端对称电桥。

（5）按负载要求分

按负载要求的不同，应变电桥可分为电压输出桥和功率输出桥。电压输出桥输出电压，负载RL→∞，即相当于输出端开路，输出电流I0＝0；而功率输出桥输出一定的电流，负载RL较小，有输出电压U0。

这节中，将按直流电桥和交流电桥的分类方法介绍应变电桥的输出特性，又由于直流电桥的分析结果可推广到交流电桥，这里以直流电桥作为重点进行介绍。