第2章-电阻式传感器

1、总课时：8 学时 讲授： 6 学时 实验： 2 学时 电位计式：电位计式： 应变式应变式 压阻式：压阻式： 物理量变化物理量变化电阻变化电阻变化 传感元件传感元件 属于大电阻变化型，属于大电阻变化型，R：0R传传 物理量变化物理量变化变形变形 （应力、应变）（应力、应变） 敏感元件敏感元件 属于微电阻变化型，属于微电阻变化型，R：020%R传传 传感元件传感元件 电阻变化电阻变化 1、定义：、定义：电阻式传感器是将非电量电阻式传感器是将非电量(如力、位移、如力、位移、 形变、速度和加速度等形变、速度和加速度等)的变化量变换成与之成一的变化量变换成与之成一 定关系的电阻值的变化，通过对电阻值的测

2、量达定关系的电阻值的变化，通过对电阻值的测量达 到对上述非电量测量的目的。到对上述非电量测量的目的。 2、分类、分类 2 .1、线绕式电位器传感器、线绕式电位器传感器: 1 1、线绕电位器结构和工作原理：、线绕电位器结构和工作原理： 线绕电位器式传感器的工作原理，可由线绕电位器式传感器的工作原理，可由图图21 来说明。若线绕电位器的绕线截面积均匀，则来说明。若线绕电位器的绕线截面积均匀，则R变变 化均匀化均匀(线性线性)。图。图21中的为工作电压中的为工作电压 ， 为负为负 载电阻两端的输出电压，载电阻两端的输出电压，x为线绕电位器电刷移动为线绕电位器电刷移动 的长度、的长度、L为其总长度，对

3、应于电刷移动量为其总长度，对应于电刷移动量x的电的电 阻值为阻值为 。 i U i U 0 U x R L R X x R l U i I R L a b c R l U 0 x R x U i 图图2-1绕线式绕线式工作原理图工作原理图 若电位器为空载若电位器为空载( )时，根据分压原理得：时，根据分压原理得： L R 0 x i R UU R 而对应的电阻变化为而对应的电阻变化为： x Rx Rl xR x RR S x l （2-1） （2-2） 将式（将式（2-2）代入式（）代入式（2-1）得）得： 0iV x UUS x L （2-3） 式中：式中： 、 分别为线绕的电阻和带电压灵敏

4、度，它分别为线绕的电阻和带电压灵敏度，它 们分别表明电刷单位位移所能引起的输出电阻和输出们分别表明电刷单位位移所能引起的输出电阻和输出 电压的变化量。电压的变化量。 、 均为常数。上述分析表明改变均为常数。上述分析表明改变 测量电阻值所引起输出电压的的变化为线性变化。测量电阻值所引起输出电压的的变化为线性变化。 图图21表示了表示了电位器的工作原理：电位器的工作原理：电刷相对于电阻阻电刷相对于电阻阻 元件的运动可以是直线运动、转动和螺旋运动，因而元件的运动可以是直线运动、转动和螺旋运动，因而 可以将直线位移或角位移转换为与其成一定函数关系可以将直线位移或角位移转换为与其成一定函数关系 的电阻或

5、电压输出。它除了用于的电阻或电压输出。它除了用于线位移线位移和和角位移角位移测量测量 外，还用于测量外，还用于测量压力压力、加速度加速度等物理量。等物理量。 R S V S R S V S 优点：优点：电位器式传感器结构简单，价格低廉，性能稳电位器式传感器结构简单，价格低廉，性能稳 定，对环境条件要求不高，输出信号大，并易实现函定，对环境条件要求不高，输出信号大，并易实现函 数关系的转换。数关系的转换。缺点：缺点：但由于存在摩擦和分辨率有限，但由于存在摩擦和分辨率有限， 一般精度不够高，动态响应较差，适合于测量变化较一般精度不够高，动态响应较差，适合于测量变化较 缓慢的量。分辨率低、耐磨性差、

6、寿命较短等。因此缓慢的量。分辨率低、耐磨性差、寿命较短等。因此 人们研制了一些性能优良的非线绕式电位器。人们研制了一些性能优良的非线绕式电位器。 每课一新传感器介绍每课一新传感器介绍 近日，西门子的科研工作者们成功研制出一种近日，西门子的科研工作者们成功研制出一种 全新构造的微型芯片传感器，它可以辨别气体与其全新构造的微型芯片传感器，它可以辨别气体与其 味道味道。 据称，此种微型芯片将被应用与多种领域，例如据称，此种微型芯片将被应用与多种领域，例如 检测空气中臭氧含量，监测火灾以及气体泄漏。检测空气中臭氧含量，监测火灾以及气体泄漏。 此款芯片拥有体积小，成本低以及超低功耗等诸此款芯片拥有体积小

7、，成本低以及超低功耗等诸 多优点，可以在多优点，可以在100毫瓦至毫瓦至1毫瓦功率下保持运作。相毫瓦功率下保持运作。相 信不久以后，此款芯片将嵌入多种便携设备为我们提信不久以后，此款芯片将嵌入多种便携设备为我们提 供周到保护。供周到保护。 碳膜电位器：碳膜电位器： 是在绝缘骨架表面上喷涂一层均匀的电阻液经是在绝缘骨架表面上喷涂一层均匀的电阻液经 烘干聚合后而制成电阻膜。烘干聚合后而制成电阻膜。 金属膜电位器金属膜电位器 是在玻璃或胶木基体上，用高温蒸镀或电镀方是在玻璃或胶木基体上，用高温蒸镀或电镀方 法，涂覆一层金属膜而制成。用于制作金属膜的合法，涂覆一层金属膜而制成。用于制作金属膜的合 金为

8、锗铑、铂铜、铂铑、铂铑锰等。金为锗铑、铂铜、铂铑、铂铑锰等。 2 .2非线绕式电位器非线绕式电位器 1、膜式电位器：膜式电位器： 膜式电位器通常有两种：一种是膜式电位器通常有两种：一种是碳膜电位器碳膜电位器另一种另一种 为为金属膜电位器金属膜电位器。 2、导电塑料电位器：、导电塑料电位器： 这种电位器由塑料粉及导电材料粉这种电位器由塑料粉及导电材料粉(合金、石墨、合金、石墨、 碳黑等碳黑等)压制而成、它又被称为压制而成、它又被称为实心电位器实心电位器。其优点是。其优点是 耐磨性较好、寿命较长、电刷允许的接触压力较大耐磨性较好、寿命较长、电刷允许的接触压力较大(几几 十至几百克十至几百克) 3、

9、光电电位器：、光电电位器： 上述几种电位器均是上述几种电位器均是接触式电位器接触式电位器，共同的缺点共同的缺点是是 耐磨性较差、寿命较短，接触电阻对输出影响较大。耐磨性较差、寿命较短，接触电阻对输出影响较大。 光电电位器是一种光电电位器是一种非接触式电位器非接触式电位器，它克服了了上述，它克服了了上述 几种电位器的缺点。其结构如图几种电位器的缺点。其结构如图2-2所示。所示。 E 12 3 4 5 Rb 1 1、光电导层、光电导层 2、基体、基体 3 、薄膜电阻带、薄膜电阻带 、 4、电刷的窄光束、电刷的窄光束 5、导电电极导电电极 图图2-2 光电式电位器结构原理图光电式电位器结构原理图 光

10、电式电位器结构原理：光电式电位器结构原理： 其工作原理：其工作原理： 在当在当电刷的窄光束电刷的窄光束4照射在此间隙上时，就相当于照射在此间隙上时，就相当于 把把电阻带电阻带3和和导电电极导电电极5接通，在外电源接通，在外电源E的作用下，负的作用下，负 载电阻载电阻Rb上便有电压输出；而在无光束照射时，因其上便有电压输出；而在无光束照射时，因其 暗电阻极大可视为电阻带与导电电极之间断路，这样暗电阻极大可视为电阻带与导电电极之间断路，这样V 输出电压随着光束位置移动而变化输出电压随着光束位置移动而变化。 光电电位器优缺点光电电位器优缺点：耐磨性好：耐磨性好,精度、分辨率高，寿命、精度、分辨率高，

11、寿命、 可靠性好，阻值范围宽可靠性好，阻值范围宽(5000一一15M欧姆欧姆)等等；但是其等等；但是其 结构较复杂，工作温度的范围比较窄结构较复杂，工作温度的范围比较窄(150)，输出，输出 电流小，输出阻抗较高。电流小，输出阻抗较高。 3、应变、应变电阻式传感器电阻式传感器 3.1 应变应变电阻式传感器概论电阻式传感器概论 应变式电阻传感器是目前用于应变式电阻传感器是目前用于测量力测量力、力矩力矩、 压力压力、加速度加速度、重量重量等参数最广泛的传感器之一。等参数最广泛的传感器之一。 它具有悠久的历史，但新型应变片仍在不断出现，它具有悠久的历史，但新型应变片仍在不断出现， 它是利用它是利用应

12、变效应应变效应制造的一种测量微小变化量制造的一种测量微小变化量(机械机械) 的理想传感器。的理想传感器。 虽然新型传感器不断出现、为检测技术开拓了新虽然新型传感器不断出现、为检测技术开拓了新 的领域。但是，由于电阻应变测试技术具有以下独的领域。但是，由于电阻应变测试技术具有以下独 特优点，可以预见在今后它仍将是一种主要的测试特优点，可以预见在今后它仍将是一种主要的测试 手段。手段。 应变电阻式传感器优缺点：应变电阻式传感器优缺点： (1)结构简单，使用方便，性能稳定、可靠；结构简单，使用方便，性能稳定、可靠； (2)易于实现测试过程自动化和多点同步测量、易于实现测试过程自动化和多点同步测量、

13、远远 距测量和遥测；距测量和遥测； (3)灵敏度高，测量速度快，适合静态、动态测量；灵敏度高，测量速度快，适合静态、动态测量； (4)可以测量多种物理量。可以测量多种物理量。 它已广泛应用于许多领域，诸如航空、机械、电力、它已广泛应用于许多领域，诸如航空、机械、电力、 化工、建筑化工、建筑 等领域。等领域。 3.2 应变应变电阻式传感器结构原理电阻式传感器结构原理 一、一、应变效应应变效应： 导体、导体、 半导体半导体 外力外力 产生机械产生机械 变形变形 电阻变化电阻变化 这种因形变而使其阻值发生变化的现象称为这种因形变而使其阻值发生变化的现象称为应变效应应变效应。 因为导体和半导体的电阻与

14、电阻率及其几何尺寸因为导体和半导体的电阻与电阻率及其几何尺寸(其其L 为长度，为长度，A为截面积为截面积)有关，当导体或半导体在受外力作有关，当导体或半导体在受外力作 用时，这三者都会发生变化所以会引起电阻的变化。用时，这三者都会发生变化所以会引起电阻的变化。 通过测量阻值的大小，就可以反映外界作用力的大小通过测量阻值的大小，就可以反映外界作用力的大小。 L R A 为什么会产生应变效应？为什么会产生应变效应？ 二、二、 基本结构：基本结构： 电阻应变片种类繁多、但其基本结构大体相似，电阻应变片种类繁多、但其基本结构大体相似， 现以金属丝绕式应变片结构为例加以说明。现以金属丝绕式应变片结构为例

15、加以说明。 图图2-3 三、敏感系数及测量原理：三、敏感系数及测量原理： 所谓应变片的所谓应变片的灵敏系数灵敏系数就是单位应变所能引起的电就是单位应变所能引起的电 阻的相对变化。阻的相对变化。下面研究对灵敏系数的影响因素。金属下面研究对灵敏系数的影响因素。金属 导体的电阻导体的电阻R为：为： L R= A 如果对电阻丝长度作用均匀应力、则如果对电阻丝长度作用均匀应力、则 、L，A的的 变化变化( 、 、 )将引起电阻的变化。可通过上式将引起电阻的变化。可通过上式 的全微分求得：的全微分求得： ddL dA 2 LL dRddLdA AAA 相对变化量为相对变化量为 ：dR ddLdA RLA

16、（2-1） （2-3） （2-2） 若电阻丝是圆形的，则若电阻丝是圆形的，则 2 Ar 2 2 2 dArdrdr Arr 则有：则有： 令令 为金属丝的轴向应变，为金属丝的轴向应变， 为金属丝径为金属丝径 向应变。当金属丝受拉力时沿铀向伸长，沿径向向应变。当金属丝受拉力时沿铀向伸长，沿径向 缩短，那么轴向应变和径向应变的关系可表示为：缩短，那么轴向应变和径向应变的关系可表示为： 其中表示金属材料的泊松系数。其中表示金属材料的泊松系数。 把把 、 代入公式代入公式(2-3)(2-3)得到：得到： x dL L y dr r yx x dL L y dr r （2-4） (12 ) x dRd

17、R （2-5） (1 2 ) S xx d dR R K 将式（将式（2-5）变形得：）变形得： 称为称为应变片的灵敏系数应变片的灵敏系数其其物理意义是单位应变物理意义是单位应变 所引起的电阻相对变化所引起的电阻相对变化。灵敏系数受两个因素影响，。灵敏系数受两个因素影响， 一个是受力后材料几何尺寸的变化，即一个是受力后材料几何尺寸的变化，即 ，另，另 一个是受力后材料的电阻率发生的变化即一个是受力后材料的电阻率发生的变化即 ： 对于确定的材料对于确定的材料 是常数，其数值约在是常数，其数值约在12之间。之间。 实验证明实验证明 也是常数。则也是常数。则 表示金属表示金属 电阻丝的电阻相对变化与

18、轴向应变电阻丝的电阻相对变化与轴向应变 成正比关系。成正比关系。 S K 12 x d 12 x d Sx d R K R x 应变电阻传感测量原理应变电阻传感测量原理 应变片应变片 产生微小变形产生微小变形 电阻值变化电阻值变化 R Sx d R K R 测得应变值测得应变值 求得应力值求得应力值 x x E 外力外力F FA 3.3 电阻应变片测量电路电阻应变片测量电路 由于机械应变一般都很小，要把微小应变引起的由于机械应变一般都很小，要把微小应变引起的 微小电阻值的变化测量出来，同时微小电阻值的变化测量出来，同时要把电阻相对变要把电阻相对变 化等转换为电压或电流的变化化等转换为电压或电流

19、的变化，因此，需要设计专，因此，需要设计专 用的测量电路。用的测量电路。 用于测量应变变化而引起的电阻变化的电桥电路通用于测量应变变化而引起的电阻变化的电桥电路通 常有常有直流电桥直流电桥和和交流电桥交流电桥两种。电两种。电桥电路的主要指桥电路的主要指 标是标是桥路灵敏度桥路灵敏度、非线性非线性和和负载持性负载持性。下面具体讨。下面具体讨 论有关电路和这几项指标论有关电路和这几项指标。 一、直流电桥基本形式及一、直流电桥基本形式及平衡条件平衡条件 电流电桥的基本形式如图电流电桥的基本形式如图24所示。所示。R1，R2、R3， R4称为电桥的桥臂，认为称为电桥的桥臂，认为 为其负载为其负载. L

20、 R 图图2-4 R1 R2 R3R4 RL U0 I E A B C D 当当 时，电桥的输出电压应为时，电桥的输出电压应为 ： L R 0 13 () 1234 RR UE RRRR 当电桥平衡时，当电桥平衡时， 0 0U 由上式可得到：由上式可得到： 1 42 3R RR R 13 24 RR RR 或或称为直流电桥平衡条件。平衡电桥称为直流电桥平衡条件。平衡电桥 就是桥路中相邻两臂阻值之比应相等，桥路相邻两就是桥路中相邻两臂阻值之比应相等，桥路相邻两 臂阻值之比相等方可使流过负载电阻的电流为臂阻值之比相等方可使流过负载电阻的电流为0。 二、电压灵敏度：二、电压灵敏度： 如果在如果在实际

21、测量实际测量中使中使第一桥臂第一桥臂R1由应变片由应变片来替代，来替代， 微小应变引起微小电阻的变化电桥则输出不平衡电压微小应变引起微小电阻的变化电桥则输出不平衡电压 的微小变化。当受应变时，若应变片电阻变化为的微小变化。当受应变时，若应变片电阻变化为 ， 其他桥臂固定不变，则电桥输出电压其他桥臂固定不变，则电桥输出电压 。下面试。下面试 求不平衡电桥输出的电压值求不平衡电桥输出的电压值 1R 0 0U 0 U 0 R4 R1 ()() R1+R1R3R1R4 R3R1 U =E(-)=E=E R1 R2R4 R1+R1+R2 R3+R4(R1+R1+R2)(R3+R4) (1+)(1+) R

22、1R1R3 设桥臂比设桥臂比 , ,由于由于 可忽略，并由起始平衡可忽略，并由起始平衡 条件条件 从而可以近似得到从而可以近似得到 电桥电压灵敏度定义为电桥电压灵敏度定义为: : 2 1 R n R 1 11, 1 R RR R 24 13 RR n RR 0 2 1 (1)1 nR UE nR 0 2 1 (1) 1 V Un SE R n R 每课一新传感器介绍每课一新传感器介绍 美研制美研制“武士武士”传感器传感器 美国陆军正在研制一种可嵌入未来美国陆军正在研制一种可嵌入未来“武士武士”军军 服内的传感器系统，指挥官和医护人员可通过这个服内的传感器系统，指挥官和医护人员可通过这个 系统监

23、测系统监测“武士武士”们的生理状态。该项研究将产生们的生理状态。该项研究将产生 下一代战斗军服，内嵌有可配置的微型无线传感器下一代战斗军服，内嵌有可配置的微型无线传感器 群。目前的试验传感器可监测心跳、步行（行军）群。目前的试验传感器可监测心跳、步行（行军） 的代谢能量消耗、内层皮肤温度以及灵敏或迟钝情的代谢能量消耗、内层皮肤温度以及灵敏或迟钝情 况。未来的传感器将把数据传送到一个中央集线器况。未来的传感器将把数据传送到一个中央集线器 设备，该设备做成呼机大小，佩带在士兵皮带上，设备，该设备做成呼机大小，佩带在士兵皮带上， 形成一个低功率的无线个人局域网。传感器的数据形成一个低功率的无线个人局

24、域网。传感器的数据 提供关于士兵体力消耗、生理压力和警觉程度等的提供关于士兵体力消耗、生理压力和警觉程度等的 信息。信息。 1、电桥电压灵敏度正比于电桥供电电压电桥电压灵敏度正比于电桥供电电压E，供桥电压，供桥电压E 愈高、电桥电压灵敏度愈高、但是供桥电压愈高、电桥电压灵敏度愈高、但是供桥电压E的提高，的提高， 受到应变片允许功耗的限制，所以一般供桥电压受到应变片允许功耗的限制，所以一般供桥电压E应适应适 当选择。当选择。 2、电桥电压灵敏度是桥臂电阻比值、电桥电压灵敏度是桥臂电阻比值n的函数，因此必须的函数，因此必须 恰当地选样桥臂比恰当地选样桥臂比n的值的值。保证电桥具有较高的电压灵。保证

25、电桥具有较高的电压灵 敏度。下面分析当供桥电压敏度。下面分析当供桥电压E确定后，确定后，n应取何值电应取何值电 桥电压灵敏度才最高。桥电压灵敏度才最高。 三、提高电桥电压灵敏度的措施：三、提高电桥电压灵敏度的措施： 0 2 1 (1) 1 V Un SE R n R 由由 来求来求 的最大值，的最大值， 由此得求由此得求 得得n=1时，时， 为最大。这就是说，在供桥电压确定后，为最大。这就是说，在供桥电压确定后， R1=R2，R3=R4时，电桥的电压灵敏度最高。时，电桥的电压灵敏度最高。由上面由上面 式子可知，当电源电压式子可知，当电源电压E和电阻相对变化一定时，电和电阻相对变化一定时，电 桥

26、的输出电压及其灵敏度也是定值，且与各桥臂阻值桥的输出电压及其灵敏度也是定值，且与各桥臂阻值 大小无关。大小无关。 0 V S n V S 2 4 1 0 (1) V Sn nn V S 四、非线性误差：四、非线性误差： 1 11, 1 R RR R 在上面分析中，都是假定应变片的参数变化很小，在上面分析中，都是假定应变片的参数变化很小， 而且可忽略掉，这是而且可忽略掉，这是一一种理想情况。种理想情况。 0 113 () 11234 1 4 ( 112)( 34) 41 ()() 31 124 (1)(1) 113 RRR UE RRRRR R R E RRRRR RR RR E RRR RRR

27、 实际情况是要考虑应变电阻微小的变化按下面的实际情况是要考虑应变电阻微小的变化按下面的 公式计算公式计算 ： 上式的输出电压上式的输出电压 与与 的关系是非线性的。实际的关系是非线性的。实际 的的非线性特性曲线非线性特性曲线与与理想的线性曲线理想的线性曲线的偏差称为的偏差称为绝对绝对 非线性误差。非线性误差。 0 U 1 1 R R 下面计算非线性误差。经过计算非线性误差：下面计算非线性误差。经过计算非线性误差： 00 0 1 1 12 1 11 R UU R r RR U RR 下面我们通过讨论来看看非线性误差的影响：下面我们通过讨论来看看非线性误差的影响： （1）当灵敏系数较小时：）当灵敏

28、系数较小时： 对于一般的应变片所受应变对于一般的应变片所受应变 通常在通常在5000 以以 下，若取灵敏系数为下，若取灵敏系数为2，则：则： 62 1 2 5000 10100.01 1 S R K R 则相对非线性误差为：则相对非线性误差为： 1 0.01 1 0.0050.5% 12 2.01 1 11 R R r RR RR （2）但当灵敏系数较大时，电阻相对变化较大的情况但当灵敏系数较大时，电阻相对变化较大的情况 ： 例如半导体应变片，例如半导体应变片， 为为130，当承受应变为，当承受应变为1000 时，时， S K 6 1 130 1000 100.13 1 S R K R 代入代

29、入 ： 00 0 1 1 12 1 11 R UU R r RR U RR 得到非线性误差达到得到非线性误差达到6%，所以对半导体应变片的，所以对半导体应变片的 测量电路要作特殊处理，才能减小非线性误差。测量电路要作特殊处理，才能减小非线性误差。 五、减小或消除非线性误差的方法有如下几种：五、减小或消除非线性误差的方法有如下几种： （1）提高桥臂比提高桥臂比： 00 0 1 1 12 1 11 R UU R r RR U RR 从式中我们可以看出当从式中我们可以看出当 提高时，可以减小非提高时，可以减小非 线性误差。但线性误差。但从电压灵敏度考虑从电压灵敏度考虑 2 1 R n R 0 2 1

30、 1 (1) 1 V Un SEE R nn R 电桥电压灵敏度将降低，这是一种矛盾。因此，为电桥电压灵敏度将降低，这是一种矛盾。因此，为 了达到既减小非线性误差，又不降低其灵敏度，必了达到既减小非线性误差，又不降低其灵敏度，必 须适当提高供桥电压须适当提高供桥电压E。 (2)(2)采用差动电桥：采用差动电桥： 根据被测试件的受力情况，根据被测试件的受力情况，若使一个应变片受拉若使一个应变片受拉， 一个受压，一个受压，则应变符号相反；测试时将两个应变片则应变符号相反；测试时将两个应变片 接接入入电桥的相邻臂上、如图电桥的相邻臂上、如图25所示称为所示称为半桥差动电半桥差动电 路。路。 R3R4

31、 RL U0 I E A B C D 11RR 22RR 图图2-5 该电桥输出电压该电桥输出电压 ： 0 113 () 112234 RRR UE RRRRRR 12, 12, 34,RRRRRR 若若 则得则得 0 11 21 R UE R 由此可知由此可知， 与与 0 U 1 1 R R 成线性关系，不存在线性误差。成线性关系，不存在线性误差。 而且电压灵敏度为而且电压灵敏度为 ，比使用一只应变片，比使用一只应变片 提高了一倍，同时可以起到温度补偿的作用。提高了一倍，同时可以起到温度补偿的作用。 同样根据被测试件的受力情况，若使两个应变同样根据被测试件的受力情况，若使两个应变 片受拉，两

32、个受压，则应变符号相反；测试时将片受拉，两个受压，则应变符号相反；测试时将 四个应变片接入电桥的相邻臂上、如图四个应变片接入电桥的相邻臂上、如图26所示称所示称 为为全桥差动电路全桥差动电路。 1 2 V SE RL U0 I E A B C D 11RR 22RR 33RR 44RR 同样可以推出，同样可以推出， ， 由此可知，比用由此可知，比用 单片提高了四倍，比半桥差动电路提高了一倍。单片提高了四倍，比半桥差动电路提高了一倍。 0 1 1 R UE R V SE 图图2-6 全桥差动全桥差动 电路电路 （3）采用高内阻的恒流源电桥：采用高内阻的恒流源电桥： 通过电桥各臂的电流如果不恒定，

33、也是产生非通过电桥各臂的电流如果不恒定，也是产生非 线性误差的重要原因。所以供给半导体应变电桥的线性误差的重要原因。所以供给半导体应变电桥的 电源一般采用恒流源，如图电源一般采用恒流源，如图27所示所示。 RL U0 E A B C D R1R2 R3R4 1 I 2 I I 图图2-7 供桥电流为供桥电流为I通过各臂的电流为通过各臂的电流为 和和 若测量电路输入阻抗较高，则：若测量电路输入阻抗较高，则： 1 I 2 I 12 ( 12)( 34)I RRIRR 12 III 解该方程组得：解该方程组得： 1 2 34 1234 12 1234 RR II RRRR RR II RRRR 输出

34、电压为：输出电压为： 0112 1 42 3 3 1234 R RR R UI RI RI RRRR 若电桥初始处于平衡状态若电桥初始处于平衡状态（R1R4=R3R2），而且，而且 R1=R2=R3=R4，当第一桥臂电阻，当第一桥臂电阻R1变化时，电桥输出变化时，电桥输出 电压为：电压为： 由式可知，分母中的由式可知，分母中的 被被4R除，比前面的单臂供压电桥的非线性误差减少除，比前面的单臂供压电桥的非线性误差减少 了了50%。 0 1 1/(1) 44 R UI R R R 4、电阻式传感器的应用电阻式传感器的应用 本章前三节介绍了电阻式传感器的分类、结构、工本章前三节介绍了电阻式传感器的分类、结构、工 作原理以及测量电路。作原理以及测量电路。 在测