一般地，被測量者的狀態(tài)量是非常微弱的，必須用專門的電路來測量這種微弱的變化，最常用的電路就是各種電橋電路，主要有直流和交流電橋電路。電橋電路的作用：把電阻片的電阻變化率ΔR/R轉(zhuǎn)換成電壓輸出，然后提供給放大電路放大后進(jìn)行測量。

簡介

電橋電路是由四個(gè)二端元件接成四邊形形成的電路結(jié)構(gòu)。各邊稱為電路的橋臂。激勵(lì)源接到橋臂的一個(gè)對角上，另一對接電橋的負(fù)載或電橋的輸出檢測電路。

分類

電橋分為平衡電橋和不平衡電橋、直流電橋和交流電橋全臂橋（雙差動(dòng)電橋）、半臂橋（差動(dòng)電橋）和單臂橋。

橋路形式

如圖所示為最常用的電阻電橋，有四個(gè)電阻組成橋臂，一個(gè)對角接電源，另一個(gè)作為輸出。

如圖所示，電橋各臂的電阻分別為R1、R2、R3、R4，U為電橋的直流電源電壓。當(dāng)四臂電阻R1=R2=R3=R4=R時(shí)，稱為等臂電橋；當(dāng)R1=R2=R,R3=R4=R'≠R時(shí)，稱為輸出對稱電橋；

當(dāng)R1=R4=R，R2=R3=R'≠R時(shí)，稱為電源對稱電橋。

工作方式

單臂工作：電橋中只有一個(gè)臂接入被測量，其它三個(gè)臂采用固定電阻；雙臂工作：如果電橋兩個(gè)臂接入被測量，另兩個(gè)為固定電阻就稱為雙臂工作電橋，又稱為半橋形式；全橋方式：如果四個(gè)橋臂都接入被測量則稱為全橋形式。

輸出方式

電橋的輸出方式有電流型和電壓型兩種，主要根據(jù)負(fù)載情況而定。

1）電流輸出型

當(dāng)電橋的輸出信號較大，輸出端又接入電阻值較小的負(fù)載如檢流計(jì)或光線示波器進(jìn)行測量時(shí)，電橋?qū)⒁噪娏餍问捷敵?，如圖1.4.2a所示，所以電橋輸出端的開路電壓UAB

應(yīng)用有源—–端口網(wǎng)絡(luò)定理，電流輸出電橋可以簡化成圖1.4.2a所示的電路。圖中E'相當(dāng)于電橋輸出端開路電壓Uab，R'為網(wǎng)絡(luò)的入端電阻

由圖1.4.2b可以知道。流過負(fù)載Rg的電流

當(dāng)Ig=0時(shí)，電橋平衡。故電橋平衡條件為R1R3=R2R4

當(dāng)電橋負(fù)載電阻Rg等于電橋輸出電阻時(shí)，即阻抗匹配時(shí)，有這時(shí)電橋輸出功率最大，電橋輸出電流輸出電壓

當(dāng)橋臂R1為與被測量有關(guān)的可變電阻，且有電阻增量ΔR時(shí)，略去分母中的ΔR項(xiàng)則對于輸出對稱電橋,R1=R2=R,R3=R4=R

對于電源對稱電橋，R1=R4=R,R2=R3=R'≠R

對于等臂電橋，R1=R2=R3=R4=R

由以上結(jié)果可以看出，三種形式的電橋，當(dāng)ΔR<2電壓輸出型

當(dāng)電橋輸出端接有放大器時(shí)，由于放大器的輸入阻抗很高，所以可以認(rèn)為電橋的負(fù)載電阻為無窮大，這時(shí)電橋以電壓的形式輸出。輸出電壓即為電橋輸出端的開路電壓

設(shè)電橋?yàn)閱伪酃ぷ鳡顟B(tài)，即R1為應(yīng)變片，其余橋臂均為固定電阻。當(dāng)R1感受被測量產(chǎn)生電阻增量ΔR1時(shí)，由初始平衡條件R1R3=R2R4得，代入式（1-4-6），則電橋由于ΔR1產(chǎn)生不平衡引起的輸出電壓

對于輸出對稱電橋，此時(shí)R1=R2=R,R3=R4=R?/SUP>，當(dāng)R1臂的電阻產(chǎn)生變化ΔR1=ΔR，根據(jù)可得到輸出電壓

對于電源對稱電橋，R1=R4=R,R2=R3=R'≠R。當(dāng)R1臂產(chǎn)生電阻增量ΔR1=ΔR時(shí)

對于等臂電橋R1=R2=R3=R4=R，當(dāng)R1的電阻增量ΔR1=ΔR時(shí)

由上面三種結(jié)果可以看出，當(dāng)橋臂應(yīng)變片的電阻發(fā)生變化時(shí)，電橋的輸出電壓也隨著變化。當(dāng)ΔR《R時(shí)，電橋的輸出電壓與應(yīng)變成線性關(guān)系。還可以看出在橋臂電阻產(chǎn)生相同變化的情況下，等臂電橋以及輸出對稱電橋的輸出電壓要比電源對稱電橋的輸出電壓大，即它們的靈敏度要高。因此在使用中多采用等臂電橋或輸出對稱電橋。

在實(shí)際使用中為了進(jìn)一步提高靈敏度，常采用等臂電橋，四個(gè)被測信號接成兩個(gè)差動(dòng)對稱的全橋工作形式。

由圖1.4.3可見R1=R+ΔR,R2=R-ΔR,R3=R+δR,R4=R-ΔR。

由式看出，由于充分利用了雙差動(dòng)作用，它的輸出電壓為單臂工作時(shí)的4倍，所以大大提高了測量的靈敏度。