Должны ли мы использовать мосты из пшеничного камня в настоящее время?

Для измерения тензодатчиков мост Уитстона является историческим выбором.

В четверти моста Уитстона ( обычно $350 \Omega$ (?)), С усилителем с высоким входным импедансом и некоторым напряжением питания $V$ моста , отношение выходного напряжения моста к любому резистору равно 1/4, что такое же соотношение в делитель напряжения между выходным напряжением относительно любого резистора по сравнению со стабильным опорным напряжением $V/2$ .

Делитель напряжения с эталонным напряжением будет иметь шумовое напряжение около 35,16 нВ / ртГц (из эталонного напряжения 35 нВ / ртГц плюс два резистора), а мост Уитстона - шумовое напряжение 4,86 нВ / ртГц (от четырех резисторов) , которого должно быть достаточно (?) для большинства систем АЦП (то есть для 24 бит, диапазон 0-5 В: разрешение 300 нВ).

$0.02\%$ $2 \ ppm/C^\circ$ $4\ ppm/C^\circ$ $0.005\%$ $2 \ ppm/C^\circ$ $8 \ ppm/C^\circ$

Следовательно, зачем использовать мосты Уитстона?

wheatstone-bridge precision strain-gage

— Brethlosze
источник

Здравствуйте, Братлосз, интересный вопрос, который вы задаете, но мне трудно найти реальный вопрос, на который можно ответить. «Следовательно, зачем использовать мосты Уитстона?». Существует много альтернатив мосту Уитстона, но я не уверен, что понимаю, какие альтернативы вы рассматриваете в этом вопросе. Вы сравниваете его с одним делителем напряжения с двумя резисторами, а не с четырьмя, используемыми в мосте Уитстона? .. Я думаю, что это помогло бы большему количеству людей понять вопрос, если бы вы добавили несколько диаграмм или сделали его немного более многословным;)

— Винзент

Я знал, что вы хотели бы диаграмму. Предоставляется.

— Братлосз

Информация: Мосты Уитстона могут приводиться в действие от источника тока для получения более линейного выхода с изменением сопротивления в приложениях с четвертным мостом по сравнению с возбуждением напряжением. Они скоро не уйдут! Обратите внимание, что ADR4525 не имеет темп 0,02 ч / млн на градус, но обычно 2 ч / млн на градус.

— Энди ака

@Андяка Замечательно. Но если бы я водил мост с источником тока, тоже мог бы сделать то же самое в корпусе делителя напряжения. Регулирование напряжения более шумное, но более стабильное?

— Brethlosze

Ответы:

Чего вам не хватает, так это того, что обычной целью использования моста Уитстона является балансировка двух датчиков. То есть. когда мы используем мост Уитстона, у нас обычно есть два переменных сопротивления или источника тока, которые мы хотим сбалансировать следующим образом;

схематический

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Вы правы, заключая, что если у нас есть только один датчик для измерения, а не два, которые мы хотим сбалансировать, то мост Уитстона - не идеальный способ сделать это.

— Vinzent
источник

Проблема с использованием эталонной версии напряжения заключается в том, что схема зависит от разницы между двумя точными источниками напряжения, V и Vref. В мосте Уитстона есть только один источник напряжения, и есть некоторая отмена ошибок.

Точные эталоны напряжения являются шумными и их трудно фильтровать без потери точности. Они имеют хорошую долговременную стабильность по напряжению, но многие имеют плохую кратковременную стабильность.

Мост Уитстона и его разновидности до сих пор широко используются при разработке измерительного оборудования. Существует много реальных ошибок измерения, которые не являются просто шумом резистора, и часто помогает мостовая схема.

— Том Андерсон
источник

Обратите внимание, что изменения сопротивления для большинства применений тензометрических датчиков (в пределах упругой области) невелики. Если деформация составляет 1000 микронапряжений - большая для большинства металлов - (то есть 1e3 / 1e6 = 1e-3, AKA 0,001) и калибровочный коэффициент составляет ~ 2, тогда изменение сопротивления составляет R_nominal * 0,002! Таким образом, вам нужна вся помощь и отказ в обычном режиме, которые вы можете получить. Силиконовые датчики имеют гораздо более высокие коэффициенты, но они дороги, сложны в установке и достаточно чувствительны к температуре. См. Также соединение Кельвина (6 проводов), если у вас длинные провода, особенно вокруг электрически шумное оборудование.

— Катализатор

Я все еще в сомнении. Один из ответа (теперь удалено?) Сказал , что опорное напряжение была в концепции только формой моста руки, с дополнительной утонченностью. Обратите внимание, что да, источник напряжения V должен регулироваться в обеих схемах.

— Brethlosze