无线数据采集系统中应变片直流电桥设计

由式（2-6）可见电桥的电源电压U 越大，电桥的灵敏度也就越高，U 取决于组成电桥的电阻元件允许 通过的最大电流。但是，由式（2-8）可见，当电桥的电源电压U 越大，电桥的功耗就越大，因此应该选 择合适的供电电压。

电桥的供电电压确定后，根据式（2-7）和式（2-8）前的系数可以分别做出如图3（a）和3（b）的 曲线图，他们分别反应了电桥灵敏度和功耗随n 值的变化，可以看出，当n=1.5 时，电桥的功耗减少了20 ％，而电桥的灵敏度仅下降了4％，因此，设计电桥时取n=1.5，既降低了功耗，又保证了电桥的灵敏度。 此时可得4 R = 525Ω ，同时可选取1 R =2KΩ ， 2 R =3KΩ 。

由于电路板所在的环境具有很大的加速度和振动，因此整个电路中没有采用可变电阻， 4 R 可由不同 阻值的固定电阻通过串并联实现。

2.3 放大倍数的计算及增益电阻的选择

经电压基准稳压后，电桥供电电压U=2.500V，为了保留一定的余量，电路的输出电压定在[0.1V,2.4V]，

确定了R7 的值后，即可根据式（2-10）计算R8 的值，然后从标称系列选择最接近该阻值的电阻。此 处选R = 5.1KΩ 7 ，根据连杆上的应变，可选R = 360KΩ 8。

2.4 滤波电容的选取

数据测量电路的干扰信号来电磁干扰以及测量系统本身的影响，因此电路需要采用滤波措施，以提高 系统的信噪比。考虑到电路板体积小的特点，这里主要采用简单的阻容滤波。

2.5 温度误差及其补偿

应变片所处的环境温度是变化的，因此必须对应变片进行温度补偿。由于传感器和电路板所处的位置 空间小，为了尽可能减少传感器的数量，就没有采用差动的方法来进行温度补偿，但是在标定的时候，分 别得到同一点位置处应力-应变和温度-应变的关系，即可在计算时对温度造成的误差进行补偿。

3 总结

至此，无线收发数据采集系统中的电阻应变片直流电桥测量电路的设计已经完成，当然，在我们设计 数据采集系统时，根据实际的测量需要，如系统运行的环境受到温度、频率及其他一些环境的影响，各测 量参数的不同，导致数据采集系统也不完全相同，设计者可根据需要进行修改。

本文创新点：本文重点研究的是无线数据采集系统中应变片直流电桥的设计，为复杂的机械控制系统在 进行难度较大的数据采集时，提出可行的应变片直流电桥设计方案。