應(yīng)變片1/4橋、半橋、全橋的區(qū)別及其應(yīng)用場景

應(yīng)變片是一種利用應(yīng)變效應(yīng)制造電場的器件，可將機(jī)械變形轉(zhuǎn)化為電信號。它廣泛應(yīng)用于傳感器、開關(guān)、位移檢測等領(lǐng)域。根據(jù)應(yīng)變片的電橋結(jié)構(gòu)和應(yīng)用場景的不同，可以分為1/4橋、半橋和全橋。本文將詳細(xì)介紹這三種橋的區(qū)別及其各自適用的應(yīng)用場景。

1/4橋是將單個應(yīng)變片的電阻串聯(lián)在電橋的一個支路上，另一個支路上則為固定電阻。當(dāng)應(yīng)變片發(fā)生變形時，它的電阻值發(fā)生變化，導(dǎo)致電橋不平衡，進(jìn)而產(chǎn)生輸出電信號。1/4橋的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。適用于需要對小范圍內(nèi)的微小變形進(jìn)行監(jiān)控的應(yīng)用場景，如壓力、拉力、扭力等的檢測。然而，由于1/4橋只利用了應(yīng)變片電阻的變化信息，其輸出信號較小，對噪聲干擾較為敏感，因此需要配合使用低噪聲放大器進(jìn)行信號增強(qiáng)。

半橋與1/4橋的不同之處在于，它將兩個應(yīng)變片串聯(lián)在電橋的兩個支路上，另外兩個支路上為固定電阻。當(dāng)應(yīng)變片的電阻值發(fā)生變化時，電橋失衡，產(chǎn)生輸出電信號。相比于1/4橋，半橋可以利用兩個應(yīng)變片的電阻變化信息進(jìn)行比較，使得輸出電信號幅值較大，對噪聲的抑制能力也更強(qiáng)。這使得半橋廣泛應(yīng)用于對中等范圍變形進(jìn)行監(jiān)測的場合，如鋼材、混凝土等的應(yīng)變監(jiān)測。然而，半橋的劣勢是需要兩個應(yīng)變片分別固定在測試物體的兩個不同位置，對測試物體的安裝要求較高。

全橋則是將兩個應(yīng)變片和兩個固定電阻串聯(lián)在電橋的四個支路上。當(dāng)應(yīng)變片發(fā)生變形，它的電阻值發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致電橋不平衡。相比于1/4橋和半橋，全橋的輸出信號范圍更大，抗干擾能力更強(qiáng)。因此，全橋適用于需要監(jiān)測較大范圍變形的場合，如橋梁、大型機(jī)械設(shè)備、航空航天等領(lǐng)域。然而，全橋的缺點是需要四個支路均勻供電，對電源電壓要求較高，而且由于需要四個電阻匹配，設(shè)計和安裝相對較為復(fù)雜。

總結(jié)起來，1/4橋適用于小范圍內(nèi)微小變形的監(jiān)測，成本較低；半橋適用于中等范圍變形的監(jiān)測，具有較好的抗干擾能力；全橋適用于較大范圍變形的監(jiān)測，輸出信號范圍大，但對電源電壓和電阻匹配要求較高。根據(jù)具體的應(yīng)用需求和要求，選擇合適的電橋結(jié)構(gòu)可以提高監(jiān)測系統(tǒng)的性能和可靠性。