如何精确地测量电阻及桥接原理分析

2012-02-19 13:50:55来源: 互联网
测量现实世界现象的许多传感器都以改变电阻的形式表现其输出:热敏电阻为温度敏感型电阻,应变计随作用力而改变电阻大小,诸如此类。系统设计人员面对的挑战是如何精确地测量电阻

 

图 1 简易分压器

图 1 显示的是您如何使用一个分压器测量电阻。VE 表示激发电压。RG 值为:

就大多数传感器而言,如果 R1 和 RG 的值大约相等,则该电路往往会产生非常小的电压变化,且具有较大的失调电压。当失调量未知时,要进行测量非常困难且关系也为非线性。增加一个分压器并差分测量输出可以消除大失调量,请见图 2。

增加第二个分压器并进行差分测量

图 2 增加第二个分压器并进行差分测量

该电路的输出电压为:

其假设,静止 RG 约等于 R1,同时所有 R1 均非常近似。桥接传感器几乎总是以这种方法来构建。请注意,关系仍为非线性。

绘制桥接的传统方法

图 3 绘制桥接的传统方法

图 3 所示的电路与图 2 所示的电路具有相同的电气特性。这就是绘制桥接传感器的常见方法。请注意,图 2-3 所示桥接并非真的与您在学校所学的惠斯通桥接相同。

图 4 所示的惠斯通桥接是一款我们所熟悉的电路,主要用于高精度地测量电阻。1833 年, Hunter Christie 发明了这种电路,随后 Charles Wheatstone 对其进行了研究,并做了广泛的分析,Wheatstone 桥接便因此得名。Wheatstone 还首次运用独特的钻石形风格绘制这种电路,并一直沿用至今。

图 4 Wheatstone 桥接

Wheatstone 桥接的原理是:如果交叉分支的三个电阻和电流均已知,则可计算得到第四个电阻。使用一个高灵敏度电流计,可以非常精确地探测到零电流,因此能够非常精确地实施测量。所以,当电流为零时,桥接获得平衡,而第四个电阻与其他三个电阻相等——但只有在这三个电阻都相等的条件下,如图 2-3 所示。

当前,大多数人都测量电压差分而非电流,与图 2-3 所示情况类似

关键字:测量电阻  桥接

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0219/article_14415.html
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