电阻性测量电桥的误差分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第10卷第6期物理实验Vo1．10，NO．6t990年l2月PHYSIcsEXPERIMENTAT10NDe．，l990电阻性测量电桥的误差分析郑国良(上海市杨浦区业余大学)月=一、引言有测量电桥(Measurementbridge)指△R一R·△一■一．(月至少有一个桥臂是敏感元件的惠斯登电桥．这种电桥，在平衡时输出电压为零，此时规(R=R2+R8)定为输出起始位J随着被测量变化引起敏感由数学分析求极值条件可得元件值的改变，从而电桥平衡破坏，桥输出月=月s=粤不为零，被测量变化大，输出也大，这就是不平衡电桥的铡

2、量原理．即月。／月。=1时月的测量误差最小．随着传感技术的发展，测量电桥应用已2．零位误差与调整相当广泛，引起了人们的关注．由于测量电对于一个等臂桥是测量系统中的信号转换环节，其误差大电桥的平衡，在理小对整个测量系统的误差，显得尤为重要．论上是很清楚的，依据桥臂元件的性质不同，测量电桥可由于工艺上很难做分为：电阻性测量电桥、电抗性测量电析．到四臂电桥完全一本文就电阻性测量电桥的误差问题，作～粗样，电桥实际上存浅的分析．有零位误差，即不完全平衡．图2二，误差分析图2是应变铡量电桥，⋯月．一为敏1．桥臂参数引起的误差感元件(应变片)．如是直流电桥只要考虑图1是测量

3、电桥电路，月为被铡电阻电阻平衡，对于交流电桥不仅对电阻要进行(可以是敏感平衡，还需对电抗分量进行平衡(主要对连元件)，在电桥接线和应变片的分布电容进行平衡)．元件参数选择零位误差消除的调整过程：先进行电阻中，月2／月3调零．调节与20k电阻相连的10k电位器，为多少时，月以改变1—4端和3—4端之间的电阻值，的测量误差为使之达到电桥的电阻平衡．而电容平衡是调最小呢?节与2000pF电容相连的3k电位器，改变1由电桥平—2端和3—2端之间的电容，使电桥的电衡条件图1容达到平衡，在调节电容平衡的过程中，会使-271·维普资讯http://www.cqvip.com

4、桥臂电阻发生变化失去平衡，又需要再调电4．非线性误差穗线性化处理阻平衡，因此须反复交替调节才能达到完全图5所示的是单臂测量电桥(只有一个平衡．桥臂为敏感元件)．如R=R4-AR，则3．引线电阻误差及消除电桥输出电压为在不少情况下，测试现场离控制室有一=一．[+『，广()]段较长的距离(见图3)，致使引线电阻的=～(L长硬一÷)·2V△月”，，可见与△月之间呈非线性，非删温现场控制室内桥赂线性程度髓△月／R图3增加而增加，其静影响已不容忽视．设：被测量为零，此时电梅性见图6．为了0桥平衡，于是，消除非线性误差，罔5月l·R3=R2·(R4-2r)必须进行线性化处

5、式中r为引线电阻，月为敏感元件热电理．。c阻．利用集成运放．．．R2=R9．‘．R=Rl一2r：构成的线性化环节／0．201假定引线电阻保持不变，输出不受影(见图7)，以改响，然而实际上引线电阻r随环境温度一直／—0i20变测量电桥供电电不断地在变，这就给预0量带来了误差．压的方法来实现线为了减少引线误差，采用四线制测量电图6洼化．电路中是桥(见图4)．同理可得：一个同相输入放大器，输入电阻／2，其输入信号为测量电桥的输出电压，而其输出即线性化后的测量桥路实际的输出电压。．是一个加法器，其作用是综合基准电压和输出量V。，以得到一个起线性化图4(月14-2r)·

6、R。=R2·(R+2r)．．．R2=R3．R=R1可见敏感元件的阻值月与引线电阻无关，这就保证了电桥无论在平衡还是不平衡状态下，均不受引线电阻的影响．从而消除@7了引线误差．，·272·维普资讯http://www.cqvip.com作用日司筻动的研培供咀电J土一．3是一三、结束语个反相器，用以获得桥路另一对称的供电电压+．无论是哪一种测量电桥，都要涉及敏感该电路有如下荧系冀元件，它本身也有一定的误差．其一，敏感元件也可能是一个非线性元件，要对它线性I=＼l砭化处理后方可按人析臂J其二电流引起敏j(+)感元件自身的发热和环境温度的波动，使其阻值变化，须考虑温度

7、补偿措施．另外，外接电源的供电质量也很重要．¨髻除了平衡对以外，所有测量结果均与电源输出值成正比例．所以电源的稳定性和噪声电取月=旦去平都会直接影响测量的结果．综述本文分析的各种误差的总合，就解jVI=决了测量电桥的误差．了解这些，最终目的，综台h谜各式，可得桥路的章际输由在设计、制作和使用时力求把测量误差减少压为到最小范围，以提高测量的精度．V0-·V=K··A月参考文鼓[1](英)J．P．本特著，朱德忠、李荣此式说驸，在测量电桥的供电电压中引先译，测量系统原理，中国计量出版社(1988)，入了反馈，使其输出电压。与桥臂电阻的P．142．变化量△之间保持了线

8、性关系，从而消除[2]赵永键，电气自动