惠斯通电桥与称重模块

百科   2024-12-05 06:02   山东  
称重模块中的惠斯通电桥是一种用于将物体重量转换为电信号的关键电路。其工作原理是基于电阻应变片的压阻效应。通过弹性元件在外力作用下产生形变,从而导致粘贴在其上的电阻应变计的电阻值发生变化。这些微小的电阻变化通过惠斯通电桥电路转换为电压信号,从而实现对物体重量的测量。

称重传感器通常由弹性体、电阻应变片和检测电路组成。弹性体承受外力并产生反作用力,同时提供一个高品质的应变场,使粘贴在此区的电阻应变片能够理想地完成电信号的转换任务。

惠斯通电桥由四个电阻组成,分别为R1、R2、R3和R4,这些电阻通常由粘贴在弹性体上的电阻应变片构成。当称重传感器无负载时,四个应变片都不受力,具有相同的电阻值Rg,因此电桥处于平衡状态,输出电压Vout为零。

当外力施加到弹性体上时,应变片会发生形变,导致其电阻值发生变化(ΔR)。这种电阻变化会引起惠斯通电桥的不平衡,从而产生一个与所加力成正比的输出信号。具体来说,电阻变化会改变电桥相对臂电阻的乘积,从而导致电桥不平衡。


根据应变片的数量和配置,惠斯通电桥可以分为单臂式、半桥式和全桥式三种类型:


‌单臂式电桥‌:只有一个桥臂电阻发生变化。

‌半桥式电桥‌:两个相邻桥臂电阻发生变化。

‌全桥式电桥‌:四个桥臂电阻均发生变化,提供更高的灵敏度和更小的温度变化误差。


在称重传感器中,输出电压的变化量△U反映了电阻的变化量,从而可以达到较高的分辨率。这种设计对放大、显示和记录非常有利。

在称重传感器中,惠斯通电桥具有高灵敏度和良好的抗干扰能力,因此被广泛应用于各种称重系统中。此外,为了进一步提高测量精度,通常会在电桥电路中加入补偿元件,以抵消非线性误差和温度效应。

电仪小助手
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