目录

1、分压法

2、惠斯通电桥法

3、恒流源法

4、四线制法


1、分压法

这是嵌入式系统和数据采集系统中最常用的方法。

原理​:将传感器电阻(Rsensor)与一个精度已知的参考电阻(Rref)串联,形成一个分压电路。在串联电路上施加一个已知的参考电压(Vcc)。测量传感器或参考电阻两端的电压,通过分压公式计算出传感器电阻值。

优点​:成本低,只需一个ADC(模数转换器)和一颗参考电阻;非常适合集成到单片机(如Arduino, STM32)系统中;通过选择高精度的参考电阻和ADC,可以获得比万用表更好的精度。

缺点:精度受限于​:参考电压Vcc的稳定性、参考电阻Rref的精度、ADC的分辨率和精度。仍然存在导线电阻影响​(二线制连接时)。

2、惠斯通电桥法

主要用于测量微小的电阻变化,是应变片、精密RTD(铂电阻)测量的经典方法。

原理​:由四个电阻组成一个桥式电路。当电桥平衡(对角输出为零)时,四个电阻满足特定比例关系。如果其中一个电阻是传感器(其阻值会变化),电桥就会失去平衡,输出的电压与传感器的阻值变化量成正比。这个微小的电压信号再经过仪表放大器进行放大测量。

优点​:灵敏度极高​,特别擅长检测微小的相对变化(ΔR/R)。通过合理的桥臂设计,可以补偿温度等环境因素对测量系统的影响。​

缺点​:电路连接​比较复杂,需要四个电阻(其中一个是传感器)构成桥臂;需要高精度的电阻和仪表放大器;通常需要调整(调零)。

3、恒流源法

这是一种高精度的测量方法。

​原理​:使用一个高精度的恒流源,让一个已知的、非常稳定的电流(I_constant)流过传感器电阻(Rsensor)。然后用一个高精度的电压表测量传感器两端的电压(Vsensor)。根据欧姆定律直接计算:Rsensor = Vsensor / I_constant。

优点​:精度非常高​,因为电流是恒定的,精度主要取决于恒流源的稳定性和电压表的精度。原理简单,计算直接​

缺点​:需要恒流源电路或设备,成本较高。

4、四线制法

四线制原理在桥式电路中的经典应用:开尔文电桥法。该方法能够消除所有导线电阻影响,精度最高特别适合测量低电阻​(通常小于1欧姆,如小于1Ω的RTD、分流器),但是需要4根导线连接,布线稍复杂。

Logo

北京人形旗下天工造物具身智能开源社区,聚焦具身天工与慧思开物两大平台

更多推荐