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電橋的作用 電橋的作用是什么( 二 )


結(jié)合單臂式的推導(dǎo)公式 ,可以計(jì)算出雙臂式的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下:

雙橋臂的輸出電壓也和電源VCC以及電阻R1本身及變化量有關(guān) 。雙臂式和單臂式相比,電壓變化相差2倍,則可以判斷出雙臂式的電橋要比單臂式的靈敏度更高 。
2.3 全臂式
全橋意味著惠斯通電橋中的四個電阻都要發(fā)生變化,且電阻之間的存在的關(guān)系如下圖所示 。

在全橋臂中 , 電阻需要滿足的關(guān)系如下:R1=R2=R3=R4,且

相比單臂式和雙臂式而言,對電阻的變化的要求更高 。
同理可以推出數(shù)學(xué)關(guān)系式為:

全臂式相對雙臂式電壓相差2倍,和單臂式相差4倍,因此,靈敏度會更高 。
3. 電橋靈敏度在惠斯通電橋中,對靈敏度的定義如下

即單位電阻變化所產(chǎn)生電壓的幅值 。對同樣的電阻變化,
【電橋的作用 電橋的作用是什么】
越大 , 靈敏度越高 。所以如果追求高精度的測量,就要用全臂式的惠斯通電橋 。
4. 惠斯通電橋仿真
(1)當(dāng)電橋平衡時:
根據(jù)電橋原理可知,平衡式的電壓為0V , 仿真一致 。

(2)單橋臂電阻變化率為0.1
根據(jù)公式:

計(jì)算電壓為125mV,仿真119.046mV,其原因是在計(jì)算過程中變化量相對電阻自身來說,越小越好 。此電路中僅僅只有0.1倍的差距 。因此 , 仿真和計(jì)算存在5.954mV左右的誤差 。

(3)雙橋臂電阻變化率均變化0.1
根據(jù)公式,

計(jì)算值為250mV,仿真249.998mV,相差0.002mV


(4)全橋臂電阻變化率均變化0.1
根據(jù)公式

計(jì)算值為500mV,仿真499.995mV,相差0.005mV

從仿真可以看出,從單臂式到雙臂式,誤差從5.954mV降低到了0.002mV,但是從雙臂式到全橋臂式,誤差竟然增加了0.003mV,那設(shè)計(jì)全臂式不是沒有優(yōu)勢嗎?
5.誤差來源分析
根據(jù)前面的公式推導(dǎo),要滿足計(jì)算關(guān)系式,需要滿足的條件是

以單臂式為例 , 如果將電阻的變化率增加到0.001時,計(jì)算是1.25mV,仿真是1.248mV,誤差0.002mV , 此時單臂式的誤差和雙臂式達(dá)到同樣的效果 。

如果是雙臂式結(jié)果會怎么樣呢?
仿真結(jié)果表示,此時雙臂式和單臂式的效果一樣 , 都是0.002mV的誤差 。

全臂式此時的誤差還是0.005mV

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