半桥差动电压灵敏度改善

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一句话看懂

半桥差动电路用两个应变片（一个受拉，一个受压）构成相邻桥臂，输出灵敏度是单臂电桥的两倍，且能自动补偿温度效应。适用于需要更高电压灵敏度的应变测量场合。

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定义：半桥差动电路是电阻应变式传感器中一种改进的电桥接法。在电桥的相邻两个桥臂（如R1和R2）上各接入一个应变片，且使两者受力方向相反（一个受拉、一个受压），另外两个桥臂为固定电阻。

作用：相比于单臂电桥（仅一个工作应变片），半桥差动电路可将输出电压灵敏度提高一倍，同时实现温度自动补偿，简化电路设计。

工程理解：

U_{o} = \frac{E}{4} (\frac{Δ R_{1}}{R} - \frac{Δ R_{2}}{R} + \frac{Δ R_{3}}{R} - \frac{Δ R_{4}}{R}) \approx \frac{E}{4} (\frac{Δ R}{R} - \frac{- Δ R}{R}) = \frac{E}{2} \cdot \frac{Δ R}{R}

单臂电桥灵敏度为 $S = E / 4 \cdot (Δ R / R)$ ，半桥差动灵敏度为 $S' = E / 2 \cdot (Δ R / R)$ ，即提高一倍。
温度补偿：若温度变化引起两个应变片电阻同向变化（ΔR_T），则相邻桥臂的电阻变化量相减抵消，不影响输出。

公式：半桥差动输出 $U_{o} = \frac{E}{2} \cdot \frac{Δ R}{}$ （仅考虑应变），其中E为供桥电压。

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