惠斯通电桥在应变片采集卡中的应用

发布日期:
2024-09-02

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惠斯通电桥是最常见、最简单的电桥网络/电路之一,可用于非常精确地测量电阻。但通常惠斯通电桥与传感器一起使用来测量物理量,如温度、压力、应变等。
惠斯通电桥用于在传感器中测量电阻的微小变化的应用。这用于将电阻的变化转换为换能器的电压变化。惠斯通电桥通过这种方式使应变片采集卡能够高效、精确地测量微小的应变信号,广泛应用于工程结构监测、材料测试和实验应力分析等领域。
例如,热敏电阻的电阻在温度变化时会发生变化。同样,应变计在受到压力、力或位移时,其电阻会发生变化。根据应用的类型,惠斯通电桥可以在平衡条件或非平衡条件下运行。

惠斯通电桥的工作原理:

惠斯通电桥由四个电阻器(R1、R2、R3和R4)组成,它们以菱形连接,直流电源连接在电路的顶部和底部点(电路中的C和D)之间。输出跨越其他两端(电路中的A和B)。

惠斯通电桥在应变片采集卡中的应用 

对于应变测量应用,这四个电阻可以分为以下几种配置:

Ø 单臂电桥(Quarter-Bridge):只有一个电阻是应变片,其他三个是固定电阻。通常用于简单的应变测量,但灵敏度较低

Ø 半桥电路(Half-Bridge):两个相对臂的电阻是应变片,另外两个是固定电阻。这种配置增加了灵敏度,并可以补偿温度变化对测量的影响。

Ø 全桥电路(Full-Bridge):四个电阻全部是应变片,能提供最高的灵敏度和精度。常用于高精度的应变测量。

市场中一般常见的应变片专用采集卡,其设计原理就是在采集卡的基础上增加了惠斯通电桥电路,使用户使用时可以根据现场需要来选择相应的1/4桥、半桥、全桥接线。

新超仁达设计的NET-2401采集卡,采用一种更加直接的方式,在采集卡上未增加设计惠斯通电桥(用户根据需要在外部搭建桥电路),NET-2401卡采用了24位高精度AD芯片,并且增加了板载程控增益,使采集卡最大可以±5V,最小±39.06mV量程信号。并且每个通道均可设置不同的放大倍数,NET-2401提供+5V激励电源输出,使用更加地灵活方便。由于前端未多增加惠斯通电桥,以及成本优化,采集卡的价格低廉,并且支持Windows系统和Linux系统,以及多种语言二次开发,让客户使用更加方便。