全桥差动输出电压计算实例

全桥差动输出电压计算实例

全桥差动电路由四个电阻应变片构成，每个臂上都有一个工作应变片，相邻臂的应变片承受相反极性的应变（如拉伸与压缩）。这种接法使得电桥输出灵敏度提高一倍，且非线性误差理论上为零。\n\n定义：全桥差动电路是指四个桥臂均采用应变片，且相邻臂的应变变化方向相反（一臂增加，另一臂减少），相对臂变化相同。其输出电压公式为：\n$U_o=U·\frac{\Delta R}{R}$\n其中 $U$ 为电桥供电电压，$\Delta R$ 为应变片电阻变化量，$R$ 为初始电阻。\n\n作用：\n- 消除非线性误差：因为电桥输出中不包含 $\Delta R/R$ 的高阶项。\n- 提高灵敏度：输出为单臂电桥的4倍（单臂为 $U_o=\frac{U}{4}·\frac{\Delta R}{R}$）。\n- 温度补偿：四个应变片处于相同温度环境，温度变化引起的电阻变化相互抵消。\n\n工程理解：在实际测量中，全桥电路常用于应变、力、压力等参数的高精度测量。例如，在称重传感器中，应变片贴在弹性体上的受压和受拉位置，组成全桥。\n\n计算实例：某全桥差动电路，四个应变片初始电阻均为 $R=120\Omega$，灵敏度 $K=2$，供电电压 $U=5V$，应变片承受的应变 $\epsilon =1000\mu \epsilon =0.001$。\n1. 计算电阻变化量：$\Delta R=K·\epsilon ·R=2\times 0.001\times 120=0.24\Omega$。\n2. 输出电压：$U_o=U·\frac{\Delta R}{R}=5\times \frac{0.24}{120}=5\times 0.002=0.01V=10mV$。\n因此，该全桥电路在给定应变下输出10mV电压，且与应变成正比，无非线性误差。