平衡电桥接入方式

平衡电桥接入方式

定义

平衡电桥接入方式是指将多个电阻（通常为应变片）连接成惠斯通电桥，并通过调节使初始状态下的桥路输出电压为零。当差压传感器受到压力作用，应变片电阻发生变化，电桥失去平衡，输出与电阻变化量成正比的电压信号。

作用

• 将电阻变化转换为电压输出，便于后续放大和采集。
• 通过差动结构（如半桥或全桥）抵消温度等共模干扰，提高测量精度。
• 提高灵敏度：全桥差动输出电压是单臂电桥的4倍。

工程理解

在电阻式差压传感器中，通常采用全桥差动接入方式：两个应变片受拉（电阻增加），两个受压（电阻减少）。初始时电桥平衡，即四个电阻满足 $R_1{R}_4=R_2{R}_3$。差压作用下，四个电阻变化量绝对值相等，符号相反。设每个应变片初始电阻为 $R$，变化量为 $\Delta R$，则输出电压为：

其中 $U_i$ 为电桥供电电压。相比单臂电桥（输出为 $U_i·\frac{\Delta R}{4R}$），全桥差动灵敏度提高4倍，且自动补偿温度影响。

关键公式

• 电桥平衡条件：$R_1{R}_4=R_2{R}_3$。
• 全桥差动输出电压：$U_o=U_i·\frac{\Delta R}{R}$。
• 单臂电桥输出电压：$U_o=\frac{U_i}{4}·\frac{\Delta R}{R}$。