我们现在应该使用惠斯通电桥吗?

电器工程 惠斯通桥 精确 应变计
2022-01-11 06:05:45

对于测量应变仪,惠斯通电桥是历史上的选择。

在四分之一惠斯通电桥(通常为\$350 \Omega \$ (?)),具有高输入阻抗放大器,以及一些电桥电源电压\$V\$,电桥输出电压与任何电阻器之间的比率为 1/4 ,与稳定的电压基准\$V/2\$相比,与任何电阻器的输出电压之间的分压器比率相同

在此处输入图像描述

带有电压基准的分压器的电压噪声约为 35.16 nV/rtHz(来自 35 nV/rtHz 的电压基准加上两个电阻器),惠斯通电桥的电压噪声为 4.86 nV/rtHz(来自四个电阻器) ,这对于大多数 ADC 系统(即 24 位、0-5V 范围:300nV 分辨率)来说应该足够了(?)。

并且电压参考(\$0.02\%\$ 初始误差,\$2 \ ppm/C^\circ\$AD,ADR4525 )在\$4\ ppm/C^\circ左右会更加稳定和精确(?)\$,比精密电阻(\$0.005\%\$误差,\$2 \ ppm/C^\circ \$Vishay,MR100),大约\$8 \ ppm/C^\circ\$

因此,为什么还要使用惠斯通电桥呢?

2个回答

您缺少的是使用惠斯通电桥的共同目的是平衡两个传感器。IE。当我们使用惠斯通电桥时,我们通常有两个可变电阻或电流源,我们想像这样平衡它们;

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

您得出的结论是正确的,如果我们只有一个传感器要测量而不是两个我们想要平衡的传感器,那么惠斯通电桥就不是理想的方法。

使用电压参考版本的问题在于电路取决于两个精确电压源 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。

准确的电压基准噪声很大,很难在不损失精度的情况下进行滤波。它们对电压具有良好的长期稳定性,但许多短期稳定性较差。

惠斯通电桥及其变体仍广泛用于测量设备的设计。现实世界中存在许多不仅仅是电阻器噪声的测量误差,而桥式电路通常会有所帮助。