交流电桥

交流电桥

交流电桥是电阻式传感器（特别是应变测量）中常用的测量电路。由于直流放大器容易产生零漂，应变测量电桥多采用交流电桥。与直流电桥相比，交流电桥的桥臂因电阻应变片引线寄生电容而呈现复阻抗特性，因此其平衡条件更为复杂。

复阻抗特性

在交流电桥中，每个桥臂的复阻抗可表示为：

其中 R 为电阻应变片的电阻，C 为引线寄生电容，ω 为交流电源角频率。

平衡条件

交流电桥需同时满足两个平衡条件：

1. 电阻平衡条件：$R_1{R}_4=R_2{R}_3$
2. 电容平衡条件：$R_1{C}_1=R_2{C}_2$ 或 $\frac{R_4}{R_3}=\frac{C_1}{C_2}=\frac{R_2}{R_1}$

平衡调节

为满足上述两个平衡条件，交流电桥需设置：

• 电阻平衡调节 — 消除桥臂阻值差异、接触电阻及导线电阻差异
• 电容平衡调节 — 满足电容平衡条件

差动输出特性

在满足初始平衡条件和差动条件（$\Delta R_1=\Delta R_2$）时，交流半桥差动电桥的输出电压为：

与直流差动电桥结论相似，输出电压与 $\Delta R_1$ 成线性关系。当寄生电容很小时（$\omega RC\ll 1$），$\Delta Z\approx \Delta R$，进一步简化了分析。