线性化热电阻测量桥路

惠斯登电桥自发明以来已有130多年的历史,在热电阻测温中,这种桥路的应用尤为广泛.但由于其结构上的原因,除了在电桥平衡位置附近一个极小区域外,电桥的输出电压与传感器电阻的变化量△R之间却呈现非线性关系为使测量误差不因非线性输出而变大,笔者改变惠斯登电桥基本模式,设计了一种有源线性测温桥路.二、常用测温电桥输出特性图1所示为常用的三线制连接测温电桥简化线路.其中桥臂电阻凡、R_1、R_2、R_3为固定值,R_t是测温热电阻的电阻,r_1、r_2、r_3为连接导线电阻.当电桥平衡时,桥路输出电压U_0 等于零.随着被测温度的变化,热电阻阻值变化△R,电桥     

线性有源电桥电路

一、引言 传统的不平衡电桥作为电阻传感器的配用电路,在诸如温度、力、力矩、加速度、压力、位移和应变等非电量的测量中起着极其重要的作用。由于桥臂电阻值的变化与输出电压之间呈现非线性特性,尤其在传感器电阻值变化较大时,输出电压的非线性愈加严重,因而极大地影响了不平衡电桥的测量准确度,限制了不平衡电桥的应用范围。为了消除不平衡电桥的非线性误差,设计一种具有线性输出的不平衡电桥是十分必要的。本文提     

仪表工问答

154.电子电位差计桥路的lV工作电压偏高或偏低,对仪表示值有什么影响?答:对于平衡电桥,不论其电源电压升高或是降低,输出总是为零.但电子电位差计中的电桥却是不平衡电桥.不平衡电桥的特点可以用图82来分析,其中电桥输出电压等于上、下两支路中相邻两电阻的压降之差,即     

复合桥路双参量自动择一变换电路原理

本文提出由传感器和四臂桥式电路组成的复合桥路.讨论了双参量自动择一变换原理, 并在附录中给出了推导过程.复合桥路采用双对角线复合输出,可以自动选择被测参量中较 大和较小者.文中介绍了一个三相交流电动机过载-不平衡保护的热敏复合电桥的实例,已在 工业中应用.     

仪表工问答

173.自动平衡式显示仪表内附加调节器的设定发讯装置的原理是怎样的? 答:仪表内附加调节器的设定发讯装置是一个桥路。由I V稳压电源供电,桥路输出为0～10mV。桥路中滑线电阻的测量滑臂触点与显示仪表部分的滑臂固定在一起,同步运动。设定发讯装置通过"设定手轮"进行设定,即是调节处于发讯滑线电阻另一边的手动滑臂触头和测量触头的相对位置。与手动滑臂触头同步的指针,指示出设定的温度值。如手动滑臂触头位于滑线电阻的终点     

仪表工问答

134.稳压电源输出部分断线或接触不佳,会产生什么现象? 答:稳压电源中的降压电阻、微调电位器以及连接导线,有时会断路致使电桥得不得工作电源;电源板或桥路电阻板的螺钉可能没有拧紧或夹有绝缘物,亦会产生类似的故障。电桥去掉了电源,就不成其电桥了,它在电路中只能起到导线的作用。被测电压将通过此"导线"直接送至放大器。我们知道,放大器的放大倍数是很高的。只要加上几十μV电压(即仪表的不灵敏区)就足以驱动可逆电机。据电位差计的原理,若被测热电势大于桥路输出电压时,电机带动指针上移。在这种情况下,亦可理     

铂热电阻测温的非线性校正

一、概述铂热电阻具有精确度高、稳定性好、性能可靠等优点,因而在工业生产中得到广泛地应用.但它的电阻值与温度关系呈非线性,这往往给精确测定温度带来不少困难.为提高测量精确度,在数字式温度表中,目前广泛采用在测量电桥中与数模网络的数电阻串、并联电阻的方法进行非线性校正.这种方法的计算实例在不少文章中都有叙述,但由于桥路电路电阻的计算较为复杂,各文章中往往是给出特定的测温范围,代入具体数据,最后解出桥臂电阻的数值,而设有给出各电阻的通用表达式.本文给出了串联补偿型和并联补偿型两种电桥线路和桥臂电阻的表达式,并对串联补偿型电桥线路的三线制接法的温度误差及并联补偿型电桥线路应用于温差测量进行了分析,这给测量电桥的参数选择提供了很大方便.     

基于交流电桥的陶瓷基高温压力传感器设计与仿真

为解决高温环境下压力精准测量的难题,提出一种基于交流电桥的陶瓷基高温压力传感器.通过厚膜技术在陶瓷基底上集成交流电桥,敏感电容作为桥路元件随外界压力的变化而变化,而电桥将这种电容信号变化转变为电压信号变化输出,这种方法避免了高温环境可能导致的敏感单元失效以及电容式传感器因寄生电容引起的测量不准确问题.仿真结果表明了该传...     

大功率LD温度检测线性化放大电路设计

在大功率半导体激光器的温度检测中,针对单臂电桥输出固有的非线性特性,设计了一个电桥线性化检测放大电路,它不仅克服了电桥输出固有非线性的缺点,而且其灵敏度系数可灵活配置.该电路拓宽了单臂电桥的应用范围,特别适用于应变阻值相对变化较大的场合,可将其作为传感器调理电路的前端模块.温度测量实验表明,该电路输出与温度变化的线性度非常好,实际输出与理论输出的最大相对误差为0.1%,实测温度与理论温度值误差小于0.1℃,满足实际应用要求.     

YF-24WY微压传感器

YF-24WY微压传感器是以集成电路工艺和微机械加工技术制作而成的扩散硅固态压力传感器。传感器的管芯是由四个阻值组成的惠斯顿电桥的结构形式,其中两端加电源,两端输出压阻变化的电压信号。当受压面施加压力时,其中两个桥路电阻值增大,另外两个桥路电阻值减小,造成电桥的不平衡,从而在输出端产生与压力成线性关系的电信号。     

叠加电桥检测的加速度传感器设计

基于压阻效应的叠加电桥检测法加速度传感器采用超对称"八悬臂梁—质量块"结构,构成惠斯通电桥的力敏电阻器布放在悬臂梁的两端,4个惠斯通电桥的输出电压叠加后作为传感器的最终输出,有效提高了加速度传感器的灵敏度。通过数学建模仿真分析验证了方案的可行性。性能测试结果表明:该加速度计的灵敏度为1.1381mV/gn,频响范围为0～1000Hz,灵敏度约为单电桥检测法和串联电桥检测法加速度传感器灵敏度的4倍。叠加电桥检测法为压阻式传感器提高灵敏度提供了一种新思路。     

MEMS应变式结冰传感器设计与制作

提出了一种MEMS应变式结冰传感器.传感器基于结冰造成薄膜刚度改变的原理,采用惠斯通电桥结构检测结冰薄膜上应变电阻的变化,感知结冰信号.传感器利用惠斯通电桥自身结构及外加温度补偿电路,可有效地抑制输出信号的温漂.通过理论分析和有限元仿真,分析了器件的敏感机理,并对结构参数进行计算.采用与IC工艺兼容的体硅MEMS工艺完...     

Fundamental limits in sensitivity minimization:multiple-input-multiple-output (MIMO) plants

This paper provides a bridge between the H_∞ literature and that of fundamental limits. By applying operator theoretic tools developed for the standard frequency domain, model-matching approach to sensitivity minimization, explicit closed form expressions are given for tight bounds on the H_∞ norm of weighted sensitivity functions for output feedback control of linear multivariable systems     

一种基于有源电桥的电容式粮食水分传感器

在传统电桥电路的基础上,设计了一种有源电桥的电容式检测电路。该电路具有灵敏度高、线性范围宽的特点。将其用于粮食水分的检测,实现了一种具有线性特性的粮食水分传感器。通过试验测试粮食的电阻抗特性,尤其是电容特性与粮食水分之间的关系,确定了电路的工作频率。试验结果表明:这种粮食水分传感器的输出电压与粮食水分之间呈良好的线性关系,可满足粮食水分在线检测的要求。     

测定电阻应变计灵敏系数的一种方法

采用等强度梁、挠度计、并联电阻箱、电位差计等测定电阻应变计的灵敏系数是一种常用的方法。根据电桥的平衡条件建立了简单易懂的平衡方程，回避了桥臂阻值相对变化率的计算及电桥非线性输出等问题，正确计算了应变计的灵敏系数Ｋ。     

新型太阳能光伏并网逆变器仿真分析

介绍并分析一种新型太阳能光伏并网逆变器的拓扑结构及其工作原理。为改善输出波形质量,减少并网电流谐波,该新型逆变器省略传统逆变桥臂的死区设定,通过控制逆变桥臂的直通矢量占空比实现光伏阵列输出电压的升压功能。利用MATLAB软件对逆变器控制模式进行仿真,仿真结果证明理论分析的正确性和有效性。     

高温压力传感器温度漂移补偿研究

针对高温压力传感器耐高温和高压的测量的要求,设计了压阻式压力传感器硅杯式芯片版图,采用SIMOX(separationbyimplantedoxygen)技术SOI(silicononinsulator)晶片,在微加工平台上制作了该芯片,获得了差动等臂等应变的惠斯登检测电桥。对采用耐高温封装后的传感器的热零点漂移、热灵敏度漂移和零位输出的补偿作了研究,设计了补偿电路,推导了热灵敏度漂移补偿的计算公式,在通用型高温压力传感器的研发中证明其可行性和实用性,并总结出了经验公式。     

电容式微机械陀螺接口电路

接口电路是电容式微机械陀螺研制中的关键技术之一.给出了一种通用的电容式微机械陀螺接口电路方案.该方案包括电容检测和信号处理两个模块.相位相反幅度相同的两路高频载波加在敏感差动电容的两端形成敏感电桥,另一频率的高频载波叠加了驱动信号后加在驱动差动电容两端形成驱动电桥,质量块作为所有电容的公共端连接两电桥接虚地的放大器,构成前置电容检测模块;后续的带通滤波电路将驱动和敏感信号分离,各自解调滤波得到两个模态相应的振动信息,驱动振动对敏感振动再次解调即可得到和输入角速度信号成线性关系的直流电压.采用音叉电容式陀螺进行实验,结果表明该电路能够有效的能够有效的抑制寄生电容和各个接口电容之间电耦合的,电容分辨率可以达到10-15F.     

Uncooled infrared detector based on silicon diode Wheatstone bridge

In this paper, uncooled infrared detector based on silicon diode Wheatstone bridge is studied. Four identical temperature sensing elements made of several diodes in series are designed and fabricated with 2 μm feature size, among which two of them are suspended over the substrate through supporting legs, while the other two are on the substrate. By connecting these four temperature sensing elements in Wheatstone bridge’s form, we expect to reduce output noise of the infrared detector for differential output. The tested noise of the infrared detector is 1.24 μV, which is reduced by 58 % comparing to the detector constructed by one suspended temperature sensing element of the Wheatstone bridge. The measured sensitivity and noise equivalent temperature difference (NETD) of the infrared detector are 7.90 μV/K and 0.16 K, respectively. This infrared detector has potential of reaching a NETD in the milli-Kelvin range by using CMOS process with better feature size and pixels containing two supporting legs instead of four supporting legs.

     

表面微机械MEMS温度传感器研究

提出一种基于表面微机械工艺的MEMS温度传感器,其基本原理是：由于材料热膨胀系数的差异,复合悬臂梁在热应力作用下发生弯曲,进而影响压阻单元中的应力分布,压阻变化通过惠斯登电桥读出,由电桥输出电压变化表征温度的变化。相比于其他温度传感器,这种微机械温度传感器的灵敏度高、尺寸小、精度高。针对提出的温度传感器结构,文中给出了传感器的设计原理、制备工艺以及信号检测电路的设计。经测试,传感器的灵敏度为9.2 mV/℃,具有良好的稳定性。