全桥差动电压灵敏度改善

全桥差动电压灵敏度改善

定义

全桥差动电路是电阻式传感器中一种常见的桥式连接方式，它采用四个电阻应变片（R1、R2、R3、R4）构成惠斯通电桥，其中相邻桥臂的应变片受力方向相反（即 R1 和 R3 受拉，R2 和 R4 受压，或反之）。这种配置使得输出信号产生叠加，从而显著提高电压灵敏度。

作用

主要作用在于提升传感器的灵敏度并改善线性度。相比于单臂电桥（仅一个应变片参与变化）或半桥差动电路（两个应变片），全桥差动电路将每个桥臂的电阻变化都转化为输出电压增量，且非线性误差因对称性而互相抵消，因此在实际测量中更常用。

工程理解

在工程应用中，全桥差动电路的输出电压公式为：

其中，$\Delta R$ 为每个应变片在受力下的电阻变化量（假设各片变化量相等），$R$ 为初始电阻，$U_i$ 为电桥激励电压。由于四个应变片同时参与工作，输出电压是单臂电桥的 4 倍。同时，由于差动结构，温度变化导致的电阻漂移也能相互抵消，提高了测量的稳定性。设计时需确保应变片粘贴位置的应变方向匹配，否则会降低灵敏度甚至输出反向信号。