ЖУРНАЛ СТА №3/2024

Ясно, что уравнение 3 является нели- нейной функцией и непостоянной, что является условием, необходимым для того, чтобы V out был линейной функ- цией от R x . Таким образом, мостовые схемы, показанные на рис. 1, не могут иметь выходной сигнал, линейно зави- сящий от R x (см. рис. 3). Для R x в диапазоне от 110 до 130 Ом изменения V out с изменениями R x (урав- нение 3 и рис. 3) находятся в диапазоне от –11,3 до –9,6 мВ на Ом при среднем значении –10,5 мВ. Однако использовать частные про- изводные при расчёте выходных сигна- лов моста нецелесообразно. Общепри- нятой практикой является признание того, что мостовые схемы имеют нели- нейные выходы, на которые влияет со- противление линии возбуждения, и ис- пользование данных передаточной функции и инструкций по установке мостовых датчиков, указываемых не- посредственно производителями. Резистивный мост с токовым возбуждением Уже более века используются мосто- вые схемы с возбуждением напряже- нием. На сегодняшний день, благода- ря современным полупроводниковым технологиям, возможно также возбуж- дение от источника тока. Уравнение 4 описывает выходной сигнал токового возбуждённого рези- стивного моста с пренебрежением со- противлением линии выходного на- пряжения и при отсутствии сопротив- ления линии возбуждения. (4) Уравнение 4 становится уравнением 4a, когда ток возбуждения устанавли- вается равным I exc = ( V 12 / R ). (4a) где V 12 = R × I exc . = ( × ) × − 3 × + = ( 12 ) × − 3 × + , Здесь следует обратить внимание на сходство уравнений 2a и 4a. Уравнение 5 представляет собой частную производную резистивного моста V out в уравнении 4a по отноше- нию к R x (изменение V out при измене- нии R x ), при этом все остальные пере- менные считаются постоянными. (5) где V 12 = R × I exc . На рис. 4 и 5 показано визуальное сравнение выходных напряжений ре- зистивного моста категории 1 при воз- буждении как по напряжению, так и по току. На рис. 4 показаны характеристики мостовой схемы с сопротивлением 120 Ом, с возбуждением от источника тока на клеммах 1 и 2, где сопротивле- ние линии равно нулю. Значение этого источника тока было выбрано равным 41,667 мА, что составляет 5 В посто- янного тока / 120 Ом. Это значение тока обеспечивает возбуждение 5 В посто- янного тока на клеммах моста, когда сопротивление R x равно 120 Ом, что со- ответствует состоянию отсутствия па- раметрических входов поля. На рис. 5 показано, что поведение вы- ходного сигнала для моста сопротивле- нием 120 Ом, с током возбуждения, включающим различные сопротивле- ния линии, равные нулю, 5 и 10 Ом, не зависит от сопротивлений линии воз- буждения. При этом изменение V вых при изменении R x варьируется от –10 до –10,8 мВ/Ом при среднем значении –10,4 мВ/Ом, примерно такое же, как и при возбуждении напряжением, но яв- но всё же не постоянное. = =−( 12 ) × [4 × (3× + ) 2 ], изменение изменение СТА 3/2024 16 www.cta.ru НОУ - ХАУ V ab ( V out ), В R x , Ом 3 1 2,00 40,00 80,00 120 160 200 1,00 –1,00 –2,00 0 V ab ( V out ), В R x , Ом 100 112 116 120 124 128 50 –150 –100 0 Рис. 2. Выходные параметры моста 120 Ом, напряжение возбуждения V 12 = 5 В пост. тока при 20 Ω < R < 220 Ω Рис. 3. Выходные параметры моста 120 Ω , чёрная линия: выходное напряжение моста 120 Ω , синяя линия: производная выходного сигнала моста от R x Рис. 2a. Увеличение площади, обведённой на рис. 2 V ab ( V out ), В Производная от V out , В/Ом R x , Ом 100 112 116 120 124 128 50 –150 –100 0 –8 –9 –11 –12 –10