驱动应变桥传感器的信号调理I

应变片传感器具有可靠、可重复和精确的特点，广泛用于制造、过程控制和科研领域。应变片传感器把应变转换为压力传感器、重量测量、力和转矩测量及材料分析所用的电信号。应变片只不过是一个电阻器，其值随粘贴材料的应变而变化。

通用的应变片具有宽范围零应变电阻。传感器材料和工艺是造成其宽范围特点的原因，但几个值(如120W和350W)已成为应用中的主导。早期，标准值有助于简化应变测量，能够方便地与包含匹配输入阻抗网络的基本磁偏转表结合。

制造应变片所用的材料为有限的几种合金，所选合金应使传感器温度系数和应变材料之间的差别最小。传感器材料主要是钢，不锈钢和铝。也有用铍青铜、铸铁和钛。但大多数合金能制造大量低成本、温度适合的应变片。最通用的是350W康铜应变片。

高可靠性、容易制造的厚膜和薄膜传感器对汽车应用有较大的吸引力，这种传感器是在表面淀积绝缘材料的陶瓷或金属衬底上制造。用蒸发淀积工艺把传感器材料淀积在绝缘层的顶层。用激光汽化或光掩模和化学蚀刻工艺，把感测传感器和互连线值入金属中。有时增加一个保护绝缘层来保护传感器和互连线。

传感器材料通常包括一种专用合金，所选的合金能产生所希望的传感器阻抗、阻抗随应力的变化关系以及传感器和基层金属间最好的温度系数匹配。已开发出3KW~30KW标定传感器和桥阻抗，已用于制造压力和力传感器。

惠斯登桥通常用于片、薄膜或厚膜基应变片传感器中。惠斯登桥把传感器应变所引起的阻抗变化变换为差分电压(见图1)。当激励电压加到+Exc和-Exc端时，与应变成比例的差分电压呈现在+Vout和-Vout端。

在有源惠斯登半桥电路(图2)中，只有2个元件是响应于材料应变的传感元件。这种配置的输出信号(一般在满载荷时为1mV/V)是有源全桥的一半。

另一种有源全桥电路(图3)用4