摘要：对于非平衡电桥来说，灵敏度和非线性是其十分重要的两个性能指标。本文针对非平衡电桥的灵敏度特性进行分析，非平衡电桥又分为单桥、半桥、全桥等不同的桥路形态，分别研究不同类型电桥的灵敏度特性，从而使得非平衡电桥更好地应用到实际生产生活中。

关键词：非平衡电桥；灵敏度；比较

传感器技术被广泛地应用在各个非电学策略和智能检测中，对于电阻型的传感器，运用非平衡电桥的特性就可以很快地感知传感元件的电阻变化，从而进一步得到温度或压力等物理变量的变化。随着科学技术的不断发展，传感器的种类越来越多，随之非平衡电桥的应用也就越来越广泛，因此研究非平衡电桥的特性具有十分重要的现实意义。本文主要研究非平衡电桥的灵敏度特性，通过比较研究得到非平衡电桥的灵敏度与电阻之间的关系。

一、 非平衡电桥的工作原理

如图所示，当电桥处于平衡时，，四个电阻之间的电势是相等的，此时有公式==K。如果其中一个电阻为传感器，那么它的电阻值就会随着温度或压力等物理变量的变化而发生变化，此时的电桥就处于非平衡状态，此时电势差U也不为0。我们可以看到，U的大小在一定程度上显示的是电阻的变化，如果知道了电势差U的值，也就相应知道了物理变量的变化。

二、 非平衡电桥的灵敏度

按照工作状态对电桥进行分类，可以分为平衡电桥和非平衡电桥两种，在现实生活中，非平衡电桥的应用比平衡电桥更为广泛。按照不同的桥路形态对非平衡电桥进行分类，可以分为单桥、半桥和全桥三种形式。本文研究的是非平衡电桥在三种不同桥路形式时的灵敏度特性。

如图所示，当，四个电阻中有一个为传感器，这时为单桥电路。当两个桥臂电阻为敏感可变元器件时，这时为半桥电量，当四个桥臂电阻为敏感可变元器件时，为全桥电路。测量的是电桥的输出电压。对于单桥电路来说，非平衡电桥的灵敏度是电压表对电阻变化的敏感程度。需要注意的是，本文所研究的电桥在完全平衡状态时才为等等臂电桥，在非平衡状态下只是近似为等臂电桥。在理论状态下，半桥电路的灵敏度应是单桥电路的2倍，而全桥电路是单桥电路的4倍。理论结果与现实是否存在着一定的差异，本文将以实验的形式来探究非平衡电桥的灵敏度特性。

三、 非平衡电桥灵敏度的实验研究

首先，当四个电阻中有一个为敏感可变元器件时，为单桥电路。此时，我们假设为敏感可变元件，在实验过程中，通过改变的电阻值，观察此时电压表的变化量。单桥电路的灵敏度会随着电阻的变化而发生变化，通过数据可以得到，灵敏度并不是一个常熟，而是会随着R的增加而减少的，且电阻变化量的大小和方向对于灵敏度都有着一定的影响。

其次，当四个电阻中有两个为敏感可变元器件时，为半桥电路。在半桥电路中，存在着两种不同的电路情况，包括两个电阻相邻和相对。当两个电阻是相邻的关系时，也存在着两种情况，即两个敏感元件以电源的一端作为公共端，另一种是以电桥的一段为公共端，我们分类别进行研究。首先，当两个敏感元件以电源的一端为公共端时，我们假设为敏感元件，在实际实验过程中改变两个敏感元件的电阻值，此时测量不同的电阻变化量，并测量此时对应的电压值的变化。通过实际数据分析可以得到，半桥电路的灵敏度会随着电阻的相对变化量发生变化，但变化幅度不大，大都维持在30.5（mv/1%）左右基本不变，所以电阻相对变化量的大小与方向对电桥的敏感度的大小没有影响。当两个电阻式相对的关系时，我们假设为敏感元件，在实际实验过程中改变两个敏感元件的电阻值，此时策略不同的电阻变化量，并策略此时对应的电压值的变化。通过实际数据分析可以得到，半桥电路的敏感度会随着电阻相对量的变化发生变化，且变化幅度较大。当电阻相对量为负数时，灵敏度较大，而电阻相对变化量为正数时，灵敏度较小。灵敏度的大小会从33.7（mv/1%）变化到27.6（mv/1%），即半路电桥的敏感度会随着电阻的相对变化量的大小与方向有着一定的影响。

最后，当四个电阻中有全为敏感可变元器件时，为全桥电路。此时，在实验过程中，通过改变四个敏感元件的电阻值（同向和反向都变化一次），观察此时电压表的变化量。单桥电路的灵敏度会随着电阻的变化而发生变化，通过数据可以得到，灵敏度并不是一个常熟，但基本保持在60（mv/1%）不变，所以电阻相对变化量的大小与方向对电桥的敏感度的大小没有影响。

四、 总结

对于非平衡电桥来说，三种不同桥路形式的敏感度大小存在着一定的差异性，且灵敏度随着电阻相对变化量的变化程度也不同。电桥敏感度特性实际上电桥的输出特性的集中发映，因此，研究非平衡电桥的灵敏度有助于掌握其应用。