卢东程大等 5.1.1直流电桥 直流电桥的基本形式与工作原理 直流电桥的平衡条件 等臂电桥的和差特性 传感器在直流电桥电路中的配置方式 直流电桥的平衡方法 直流电桥的主要特，点
直流电桥的基本形式与工作原理 直流电桥的平衡条件 等臂电桥的和差特性 传感器在直流电桥电路中的配置方式 直流电桥的平衡方法 直流电桥的主要特点 6
511直流电桥 >适合于电阻式传感器（如电阻应变计、热电阻等）。 >基本形式：惠斯登电桥。其带载输出电压为 RR-RR U。=Ubd= 。 (R+RXR+R)+zLRR(R+R)+RR(R+R) ▣直流电桥的空载输出电压 U。=Uba=Ua+Uad=Ua-Ua 6 RRs-RR R2 U。 (R+R2)(R+R4) c Ri 【说明】下述分析过程及结论都 R 是建立在空载输出的基础上。实 际使用时注意负载效应的影响
5.1.1 直流电桥 ➢适合于电阻式传感器（如电阻应变计、热电阻等）。 ➢基本形式：惠斯登电桥。其带载输出电压为 7 R1 R2 R R3 4 I1 I4 Uo b d Ue a c – + o bd ba ad ba da 1 3 2 4 e 1 2 3 4 ( )( ) U U U U U U R R R R U R R R R = = + = − − = + + 直流电桥的空载输出电压 RL 1 3 2 4 o bd e 1 2 3 4 1 2 3 4 3 4 1 2 1 ( )( ) [ ( ) ( )] L R R R R U U U R R R R R R R R R R R R R − = = + + + + + + 【说明】下述分析过程及结论都 是建立在空载输出的基础上。实 际使用时注意负载效应的影响。 I2 I3 IL
卢东程大等 511直流电桥 直流电桥的平衡条件 U、 RR-RRa U。 (R+R2)R+R4) RR=RR,或-或尽- R RR R R2 口直流电桥的电压灵敏度：定 Uo 义为单位电阻的相对变化量 所引起的输出电压大小，即 R3 dU。 S= d(△R/R) 若电桥初始平衡，且△R<<R，,则S≈ U。 △R/R R,一初始电阻值（仁1,2,3,4）
5.1.1 直流电桥 直流电桥的平衡条件 8 1 3 2 4 o e 1 2 3 4 ( )( ) R R R R U U R R R R − = + + 1 4 1 2 1 3 2 4 2 3 4 3 R R R R R R R R R R R R = = = 或 或 o d d( / ) i i U S R R = o / i i U S R R Ri—初始电阻值（i=1，2，3，4） 直流电桥的电压灵敏度：定 义为单位电阻的相对变化量 所引起的输出电压大小，即 R1 R2 R R3 4 Uo Ue – + 若电桥初始平衡，且ΔRi<<Ri，则
511直流电桥 >等臂电桥的和差特性（也叫加减特性) 等臂电桥初始电阻值皆为Ro。设R由R变到R+△R, (1~4),则空载输出电压为： R.(AR AR,TAR-AR)+ARAR-ARARU. (2R+△R+△R22R+△R+△R4) (AR-AR:+AR,-AR)+(ARAR,-ARAR)/RU. R(2+△R/R+△R2/R)2+△R3/R+△R4/R) 在△R<<R。（=1,2,3,4)时，忽略分子中的二 次微项和分母中的微项，得到 U。≈ (△R-AR,+△R-AR,U。和差特性表达式 4Ro 此式是使用等臂电桥电路时，合理布置传感器，提 高灵敏度，减小非线性，减小温度误差的理论依据
5.1.1 直流电桥 ➢等臂电桥的和差特性（也叫加减特性） 等臂电桥初始电阻值皆为R0。设Ri由R0变到R0+Ri （i=1～4），则空载输出电压为： 9 0 1 2 3 4 1 3 2 4 o e 0 1 2 0 3 4 ( ) (2 )(2 ) R R R R R R R R R U U R R R R R R − + − + − = + + + + 在Ri<<R0（i=1，2，3，4）时，忽略分子中的二 次微项和分母中的微项，得到 o 1 2 3 4 e 0 1 ( ) 4 U R R R R U R − + − 此式是使用等臂电桥电路时，合理布置传感器，提 高灵敏度，减小非线性，减小温度误差的理论依据。 和差特性表达式 1 2 3 4 1 3 2 4 0 e 0 1 0 2 0 3 0 4 0 ( ) ( ) / (2 / / )(2 / / ) R R R R R R R R R U R R R R R R R R R − + − + − = + + + +
0上东理￥大等 511直流电桥 举例1：直流等臂电桥接电阻应变式传感器 > >设四个电阻应变计的特性参数相同，标称阻值皆 为R,△R是被测力引起的电阻应变计的电阻变化， △R是温度变化引起的电阻应变计的电阻变化，则 AR=△R3=AR+△R △R2=△R4=-△Rm+△R F RI=Ro+ARI R1(R2) LMH R3(R4) Rs-Ro+AR3 IMH 悬臂梁应变计配置 Ue°
5.1.1 直流电桥 ➢举例1：直流等臂电桥接电阻应变式传感器 ➢设四个电阻应变计的特性参数相同，标称阻值皆 为R0，Rm是被测力引起的电阻应变计的电阻变化， Rt是温度变化引起的电阻应变计的电阻变化，则 10 1 3 m t 2 4 m t = + + R R R R R R R R = = = − 悬臂梁应变计配置 F R1 (R2 ) R3 (R4 ) Uo Ue