如何进行导线电阻补偿？

导线电阻补偿

测量点，例如在桥梁或飞机机翼，通常离测量仪器非常远。不能直接靠近测量点测量，应变片需要使用长电缆连接。缺点：电缆导线电阻一般达几欧姆，会对测量产生负面影响。特别是在测量过程中电阻会产生变化，例如温度变化，这将会产生较大的测量误差。

导线串联到应变片的同一桥臂, 由于温度的变化，其计算公式如下:

案例：

1米长的铜导线，截面积0.15mm2，120欧姆在10K温度变化情况下将引起20µm/m 的变化。所有外部条件不变，350欧姆应变片变化只有7µm/m。

不同类型的应变电路可对导线电阻进行补偿。本文提供了三种类型的惠斯通电桥，各自具有不同的优点和缺点。

2线制电路

在两线制电路中，应变片和放大器采用两线连接(见图1)。图表显示出电路中增加了两次电缆电阻(信号和反馈)。

图1

这将会改变桥路的零点和灵敏度。即使只有几厘米长的电缆，这也是必不可少的。在测量过程中，两线制对温度变化特别灵敏，因为电阻的变化会立即影响测量值。

通过QuantumX MX1615应变桥路放大器，可对两线制电路的温度稳定性进行验证。

测试结果：两线制的测试结果是没有特别意义的。电缆电阻的变化（由于温度的变化），会严重影响测量结果。

非对称的电阻变化将会导致测量误差，会产生不正确的电阻变化。

3线制电路

3线制电路中，一个额外的导线被连接到测量电阻的连接点上，从而形成作为参考的第二个测量电路。经过调整的3 线制电路测量上层电缆电阻, 并将激励电压增加两倍。应变片两端的电压与电缆相同，因此，电缆对灵敏度没有影响。

因为只测量一根导线上的电压，3线制电路要求载流导线的具有相同的电阻。因此，对于四根引线的电缆，将两根引线并联以降低电缆电阻是完全错误的。这将导致显著的零点误差。另一方面，应变花和应变测量链， 必须确保电阻R_Kab1对应所有并联R_Kab2电阻。

我们的测试表明：仅在一根导线上，电阻的变化是正确的。电阻的不对称变化，例如接触点的干扰会导致测试误差。电阻对称变化，例如在测量过程中的温度变化，是可以通过3线制电路来补偿的。

图2：3线制电路的应变片连接

4线制电路

只有4线制电路, 或者是HBM专利Kreuzer电路，能够对具有不同电阻的导线进行补偿。一个已知电流通过两根引线通过电阻。通过额外的两根引线，可以对在电阻R_Kab1上的压降进行校正（高阻抗）。

Kreuzer电路通过电阻R_Kab2测量电压，并加到激励电压上。电压以及通过电阻R_erg的电流与电缆电阻无关。因此由电缆效应引起的零点和灵敏度误差可以补偿。

以上三张图表显示了2线，3线和4线制电路的应变测量。这里我们可以看出三种技术都非常稳定。

我们的测试证明：我们的专利技术Kreuzer电路能够获得极为精确的测量结果。

• 温度稳定性高
• 电缆引线的变化修正

电阻的不对称变化以及电阻的对称变化，例如，温度变化,，都可以修正，且不会影响测量结果。

图3：HBM专利技术Kreuzer电路应变片连接