解析惠斯顿电桥在直流测量电路中的应用方程

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1、·94·《测控技术}2009年第28卷第5期解析惠斯顿电桥在直流测量电路中的应用方程李育德(太原理工大学材料科学与工程学院，山西太原030024)摘要：在温度、力值、称重、应变等许多测量应用系统中，普遍采用惠斯顿电桥直流电路来实现非电量与电量的转换目的。如何准确、简单而快速地建立起所求电量的数学表达式以及该量值的大小，是电量测试过程中基本而重要的一个环节。为此，拟同一实例为模型，运用基本的线性电路分析方法，从不同的角度为切入点来逐一介绍数学模型的多种建立方法，因而得出“节点电位方程分析法”与“网孔电流方程分析法”的应用方程表达式。关键词：惠斯顿电桥；直流电

2、桥；电桥求解；非电量测量中图分类号：TN710文献标识码：A文章编号：1000—8829(2009)05—0094—04AnalysisoftheEquationofWheatstoneBridgeinDCMeasurementLIYu．de(DepartmentofMaterialsScienceandEngineering，TaiyuanUniversityofTechnology，Taiyuan030024，China)Abstract：Inmanysystemsformearsuringtemperature，force，strainandweig

3、ht，WheatstonebridgeDCcircuitiswidelyusedtoconve~coulometer．Howtosetupthemathematicalexpressionoftheelectricquantityquick—lyandaccuratelyisabasicandanimportantsegment．Thebasiclinearcircuitanalysismethodisusedtointro—ducemanywaystosetupdifferentmathematicalmodels．Nodeequationanalysi

4、smethodandmeshcurrente-quationanalysismethodaregot．Keywords：Wheatstonebridge；DCbridge；bridgesolution；non—electricalmeasurement惠斯顿电桥广泛应用在直流测量电路中，常常用检流计内阻：尺=10n，检流计电流：Is=0．1A。当因于把不易检测的非电量信号转换为容易检测的电信电桥所处的外界条件(如：力传感器因受外力、温度传号，起着信号转换、传输的关键作用。例如：在测力、称感器因温度变化而破坏电桥的原有平衡)改变时，电重应用领域中，传感器的基

5、本作用就是利用惠斯顿电桥中各参数都将发生变化，这样电桥就产生了不平衡桥把施加的力值转换为电压(电流)值；在温度计量应现象，从而使电桥输出值发生变化。那么非电量与之用中，电桥把因温度变化而产生的电势差值转换为电所产生的电量变化的结果便是所欲求的。可设非电量压(电流)值，等等。可以举出很多类似这样的应用实为，电量为y，则Y=．厂(X)。今假设有一力传感器因例。能否将这些电量信号准确地写出表达式，这将关受力后使电桥输出产生变化，用检流计检测到电桥有系到给计算机控制、仪表显示、逻辑关系等诸多环节处0．1A电流输出，试求口6支路中电流，值。理能否奠定一个可靠、稳定、

6、线性的逻辑基础。61惠斯顿电桥直流电路分析法1．1问题的提出因不同的实际需要，电路的结构形式是很多的。为叙述方便而拟定如图1所示的模拟电路结构图，其参数设置为：R=R=5n，R2=R3=10Q，E1=12V，收稿日期：2008—11一l3作者简介：李育德(1957一)，男，主要从事理论电工、测控7L~'l试技术、热工、数字仪器仪表开发及应用工作。图1惠斯顿电桥直流测试电路解析惠斯顿电桥在直流测量电路中的应用方程·95·1．2方程分析法的应用解析出，克希荷夫电流定律对节点电流阐述的内容变化为分析与计算复杂电路常应用欧姆定律和克希荷夫对节点电导内容的阐述。在方

7、程组Ⅱ式中，令：与所求定律。但因电路复杂多变，在进行分析计算时往往极节点(或称：本节点)连接的电导之和称为自电导，连为繁复。因此，要根据实际电路的结构特点去寻找分接本节点与相邻节点间的电导称为互电导。这样便可析与计算的最简便方法。比如，叠加法、戴维南法，有得到节点电位方程分析法的表达式为：{[自电导]×许多种方法。首先要了解每种方程分析法的特点，进[本节点电位]}一∑{[互电导]×[相邻节点电位]}而掌握分析的方式与方法，这样才能有一个清晰的分=∑±与本节点相连的电流源值(流进本节点的电流析过程。源取+号，反之取一号)。1．2．1节点电位方程分析法该表达式

8、不仅适用于直流惠斯顿电桥在实际应用用检流计来测量电桥输出的大小是将