单臂电桥的桥臂比定义

单臂电桥的桥臂比定义

定义

桥臂比（通常记为 $n$）是单臂电桥中两个相邻桥臂电阻的比值。在典型接法中，将应变片接入桥臂 $R_1$，固定电阻接入桥臂 $R_2$，则桥臂比定义为 $n=\frac{R_2}{R_1}$。

作用

桥臂比决定了电桥在应变变化时的输出电压大小和线性程度。在单臂电桥中，输出电压 $U_o$ 与电阻变化率 $\frac{\Delta R}{R}$ 的关系为：
$U_o\approx \frac{U}{(1+n{)}^2}·\frac{\Delta R}{R}$
其中 $U$ 为电桥供电电压。可见，当 $n=1$ 时，灵敏度系数 $\frac{1}{(1+n{)}^2}$ 达到最大值 $\frac{1}{4}$；$n$ 偏离1时灵敏度下降。同时，桥臂比也影响电桥的非线性误差，$n=1$ 时非线性最小。

工程理解

在实际传感器设计中，桥臂比往往选择为1（即等臂电桥），以兼顾灵敏度和线性度。但受限于电阻标称值或温度补偿需求，有时会采用其他比值。桥臂比的概念帮助学生理解电桥平衡条件与输出特性之间的权衡。