如今我们应该使用惠斯通电桥吗?


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对于测量应变计,惠斯通电桥是历史选择。

在四分之一惠斯通电多桥(350Ω通常(?)),具有高输入阻抗放大器,和一些桥功率电压V,WRT任何电阻电桥的输出电压之间的比率是1/4,这是在一个相同的比例分压器在输出电压与任何电阻之间,与稳定的参考电压V/2

在此处输入图片说明

具有参考电压的分压器的电压噪声约为35.16 nV / rtHz(来自35 nV / rtHz的电压参考加上两个电阻),而惠斯通电桥的电压噪声为4.86 nV / rtHz(来自四个电阻) ,对于大多数ADC系统而言,这应该足够(?)(即对于24位,0-5V范围:300nV分辨率)。

0.02 2 pp/C4 pp/C0.0052 pp/C8 pp/C

因此,为什么要麻烦使用惠斯通电桥呢?


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您好Brethlosze,您正在提出一个有趣的问题,但我很难找到要回答的实际问题。“因此,为什么要麻烦使用惠斯通电桥?”。惠斯通电桥有很多替代方案,但是我不确定我在这个问题中正在考虑哪些替代方案,是将它与一个带有两个电阻的分压器而不是惠斯通电桥中使用的四个电阻进行比较吗?我认为,如果您添加一些图表,或使其变得更
加罗word

我知道你想要一张图。授予。
Brethlosze

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信息:与电压激励相比,惠斯通电桥可以由电流源驱动,以产生更线性的输出,在四分之一电桥应用中电阻变化。他们不会很快消失!请注意,ADR4525的温度系数不为0.02 ppm /℃,但通常为2 ppm /℃。
安迪(aka Andy)

@Andyaka大笔记。但是,如果我用电流源驱动电桥,那么在分压器的情况下也可以做到这一点。电压调节器噪声较大,但更稳定吗?
Brethlosze

Answers:


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您所缺少的是,使用惠斯通电桥的常见目的是平衡两个传感器。就是 当我们使用惠斯通电桥时,我们通常会有两个可变电阻或电流源,我们想要这样平衡:

原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图

您得出的结论是正确的,如果我们只有一个要测量的传感器,而没有两个要平衡的传感器,那么惠斯通电桥并不是理想的测量方法。


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使用参考电压版本的问题在于电路取决于两个准确的电压源V和Vref之间的差异。在惠斯通电桥中,只有一个电压源,并且有一些误差消除。

准确的基准电压是有噪声的,并且很难在不损失精度的情况下进行滤波。它们具有良好的电压长期稳定性,但许多具有较差的短期稳定性。

惠斯通电桥及其变型仍广泛用于测量设备的设计中。现实世界中存在许多测量误差,而不仅仅是电阻噪声,桥式电路通常会有所帮助。


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请注意,大多数应变仪应用(在弹性区域内)的电阻变化很小。如果应变是1000微应变-对于大多数金属来说很大-(所以1e3 / 1e6 = 1e-3,AKA 0.001)并且应变系数是〜2,那么电阻的变化为R_nominal * 0.002!因此,您需要获得的所有帮助和共模抑制。硅仪表的仪表系数要高得多,但它们价格昂贵,安装棘手且对温度敏感。另请参见开尔文连接(6线制),特别是如果布线时间较长。周围带电的设备。
Catalyst

我仍然对此表示怀疑。答案之一(现在已删除,?)表示,电压基准在概念上只是桥臂的一种形式,并具有附加的复杂性。请注意,是的,两种方案均应调节V电压源。
Brethlosze
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