惠斯登电桥测热敏电阻的问题

发表于 2012-4-24 20:48

今天突然想到用电桥测热敏电阻
与直接用固定电阻和热敏电阻串联分压法测，有什么区别？

肯定有优点，但却想不出来。

有人说第2种方法受基准电压精度影响，

但第1种方法，我觉得也要受给电桥供电电压精度影响啊，这个电压发生变化，电桥输出电压肯定要变。。。

这2种方法，相比有哪些优缺点呢？

发表于 2012-4-25 08:45

电桥，主要用在平衡点或偏离平衡点很小的一个范围下，用电桥公式就可以计算出被测臂的阻值。当电桥不平衡的时候，需要改变比例臂和平衡臂，来使得电桥平衡。

电桥法做测试的优势是灵敏度很高，微小的变化就可以有输出，而且电桥电压的变化不改变平衡条件。

但是，电桥法也有缺点，比如：
1、不适合较大的信号，那还不如直接串联电阻分压了
2、输出增益系数仍然与供电电压直接有关

与固定电阻串联分压法，简单，适用范围宽。

发表于 2012-4-25 10:15

电桥与串电阻分压都行，重要的是注意控制电流尽量小些，温升很麻烦

发表于 2012-4-25 21:30

2# lymex

我说的电桥法，就是4个电阻，其中1个是待测电阻。即热敏电阻之类的。
不需要调平衡。我从桥两臂之间输出电压，待测电阻变化的时候，输出电压发生变化。

你所说的电桥灵敏度高，微小变化就有输出

那么，固定电阻串联待测电阻分压法，不也是微小变化就有输出吗？

我觉得是一个道理啊。

所以说，没发现两种方法有什么区别。难道是我理解错了？

发表于 2012-4-26 09:44

电桥平衡后，对电源变化的响应是共模输出，容易被电路抑制；固定电阻分压法，输出正比于电源电压，而且电源纹波和噪声也过来了，很难处理。精度不高。

发表于 2012-4-26 11:23

很多人对电桥的应用条件不了解：
1，当直接硬件做变送器类似的东西时，敏感元件的变化量不能过大，否则即使敏感元件是线性的，
但桥输出不线性了。
热敏电阻的离散性很大，温度灵敏度很高，所以变化量很大，纯硬件补偿桥的非线性很复杂，实际上采用电桥
不能用于精确测量。
2，采用热敏电阻，离散性很大，不管采用何种电路和软件处理，除非对每只产品标定，否则产品没有一致性。

彭建学上海

发表于 2012-4-26 11:28

如果是精密仪器，每个标定也是必须的。

发表于 2012-4-26 11:40

假设桥臂电阻R，敏感电阻R+r,激励电压U，则输出信号为

X=0.5-(R+r)U/(2R+r)=rU/(4R+2r)

非线性误差Y=rU/4R-rU/(4R+2r)=rrU/[2R(4R+2r)]

相对误差Z=r/2R
要想相对误差0.2%，敏感电阻最大变化小于R值的0.4%。

彭建学上海

发表于 2012-4-26 12:10

我所将的标定是：不需要对电路参数和软件进行修正，而是只需计量确认。

这对于批量产品的生产效率很重要。

好的电路和软件设计，不需要对每隔产品修改参数。

彭建学上海

发表于 2012-4-26 12:15

标定：经计量产品的不合格，更改设计参数，使之合格的过程。

计量：检验产品是否合格的过程，一般不包括更改设计参数。

彭建学上海

发表于 2012-4-26 12:17

用电桥线路测量一个很明显的优点：
在同样的仪表相对分辨率下。测量结果的分辨率比用分压法高。
电桥法理论上，最高相对分辨率可以达到仪表的分辨率。
而分压法则明显低于仪表的分辨率。只有仪表的分辨率的ΔRmax/(Ro+ΔRmax)
比如说，仪表的相对分辨率为0.1%，待测电阻的阻值范围是1kΩ---1.1kΩ的话（也就是Ro=1kΩ，ΔRmax=0.1kΩ）
那么，电桥法理论上可以达到的相对分辨率上限仍然是0.1%，可以分辨0.1Ω的阻值变化。而分压法可以达到的理论上限是：1.1%，只可以分辨1.1Ω的阻值变化。

发表于 2012-4-26 12:22

分辨率与精度是两回事，分辨率高不代表精度高，精度高必须分辨率高。

彭建学上海

发表于 2012-4-26 12:26

一个是天平，一个是弹簧秤，青菜萝卜各取所需。

发表于 2012-4-26 12:31

本帖最后由 zjp8683463 于 2012-4-26 12:33 编辑

如果精度要求不高，比如1%，那么靠传感器本身的工艺和电路本身来保证。但如果是0.1%或0.05%,无法能保证零位误差或增益误差，一般都是保证线性度。最后只能靠标定来解决。

发表于 2012-4-26 13:01

从批量产品角度，优选设计保证，尽量不依赖标定。

标定一般用在两种场合：1是开发样机时，由于某些参数的不确定性，需要对设计参数调整；
2是产品本身某些关键部件的离散性可能使产品不合格，需要对设计参数调整。

标定和计量都需要检验零点、满度、线性度。

在设计的不同环境条件下进行批量标定，效率受不了

彭建学上海

发表于 2012-4-26 13:05

精密仪表的量本来就不会很多，使用自动标定设备也没什么不效率。
而且对于精密仪器出具标定报告是必须的。不然没人会买。

发表于 2012-4-26 13:29

不是标定报告，是计量报告。

彭建学上海

发表于 2012-4-26 17:23

6# pengjianxue
为什么一定要是线性的呢？？？

即使不是线性的，通过计算也能计算出“有源电阻”的阻值啊，只要能计算出阻值，就能计算出电阻变化量，计算出电阻变化量不就能得到想要的结果了吗？？？

发表于 2012-4-26 22:20

8# pengjianxue
彭老师，非线性误差和相对误差这个式子怎么来的啊？
第一个输出电压的式子，我看明白了，0.5那里是不是少乘以了个电压U？

还有，4楼我说的。我觉得电桥输出也是要受电桥供电电压精度影响的吧？

固定电阻串联待测电阻的方法，也是要受电压精度影响。两种方法受影响的程度不一样？

发表于 2012-4-26 22:30

0.5U的U漏了，
非线性误差式子的左边是忽略r，看成线性的变送器，输入输出关系；
右边是实际的输入输出关系。

相对误差是绝对非线性误差与线性输出的比。

我这里只说明了假如不对桥的非线性做修正，敏感电阻变化不能太大。

电压精度当然是影响测量精度的，但不是这里讨论的主要问题。

其实测电阻的方法很多，每种方法都有需要注意的问题，展开就罗嗦了。

彭建学上海

惠斯登电桥测热敏电阻的问题

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