半导体应变片全桥电路补偿技术探讨

"半导体应变片全桥电路的补偿技术探讨" 半导体应变片全桥电路在应变测量中起着至关重要的作用，它能够将物体受力引起的微小应变转换为可检测的电信号。全桥电路由四个应变片组成，分别位于弹性元件的四个角上，当受到外力作用时，应变片的阻值会发生变化，导致电桥输出电压或电流的改变。使用半导体应变片的优点在于其灵敏系数较大，减少了对额外放大器件的依赖，提高了系统的精度。 然而，半导体应变片存在一些固有缺陷，例如对温度的高度敏感性和非线性响应。为了克服这些问题，通常会采用补偿电路技术。温度漂移补偿是其中的关键部分，包括零点温度漂移补偿和灵敏度温度漂移补偿。 零点温度漂移补偿处理的是在无载荷条件下，由于环境温度变化导致的电桥输出变化。为抵消这种漂移，可以在电桥的特定桥臂上串联温度系数高的补偿电阻。如果电桥输出增加（x为正），补偿电阻R应接入2或3桥臂；反之，如果输出减少（x为负），则R接入1或4桥臂。温度变化时，补偿电阻R的温度系数会使电桥重新平衡，实现零点温度漂移的补偿。 灵敏度温度漂移补偿关注的是在恒定载荷下，电桥输出灵敏度随温度变化的情况。这主要是由于应变片的灵敏度K、弹性元件的弹性模量E以及尺寸等参数受温度影响而变化。为补偿这一漂移，需要在电路中引入补偿电阻R，通过调整其值来保持电桥输出灵敏度的稳定。 在实际计算补偿电阻时，考虑到各个补偿因素相互影响，通常需要借助计算机辅助设计，以选择最佳的补偿电阻值，确保测量精度。在本文中，作者使用了电子工业部四十九所生产的MLR型硅力效应应变片作为性能指标进行补偿计算。 补偿计算不仅要考虑温度漂移，还要关注非线性问题。非线性补偿通常通过校准曲线或者非线性补偿电路来实现，目的是使应变片的输出尽可能接近线性关系。此外，应变片的互换性问题也需要考虑，因为不同位置的应变片可能具有微小的阻值差异，这可以通过匹配或均化电阻来改善。 总结来说，半导体应变片全桥电路的补偿技术是一项复杂但至关重要的任务，它涉及到温度漂移、灵敏度漂移、非线性以及互换性等多个方面。通过精确的补偿设计，可以有效地提高测量系统的稳定性和准确性，满足高精度的测量需求。