名师推荐直流电桥

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直流电桥

电桥线路在电磁测量技术中,有着极其广泛的应用。电桥是一种用比较法 测量电阻的仪器。被广泛地应用于现代工业自动控制、电气技术、非电量转化为电学量 测量中。电桥的种类有许多, 从供电电源来考虑可分为两大类 ----直流电桥和交流电桥。 直 流电桥用于测量电阻,交流电桥用于测量电容、电感。还可通过传感器将压力、温度等非电 学量转化为传感器阻抗的变化进行测量。

直流电桥又可分为测量中等电阻值的惠斯通电桥(单臂电桥)和测量小电阻值的开尔 文电桥(双臂电桥)。

15-1惠斯通电桥的原理和应用

实验原理

1. 惠斯通电桥线路原理

如图15-1所示,若待测电阻 Rx 和标准电阻R 并联,因并联电阻两端的电压相等,于

是 I 1 R x = I 2 R 十 R x I 2 或 (1)

R I 1

I 2

这样,待测电阻Rx 与标准电阻R 通过电流比 石 联系在

起,可以不用电压表来测量电压了,但是要测得 Rx ,还需要测量电流I 1和12。为了避免

这两个电流的测量,我们设法用另一对电阻比

Ra/R b 来代替这两个电流比,即要求

R a

(a ) (b )

图15-2 惠斯通电桥电路

图15-2(a )所示电路就称之为惠斯通电桥电路。在 B 、D 之间接一检流计 G,调节电阻

Ra 和Rb (或标准电阻R ),使检流计G 中没有电流通过,这时BD 两点的电位相等。图15-2(a ) 和(b )是等效的(试证明之)。比较(1)( 2)两式,得

虫=吃或R x 二空R 3)二KR

R R b R b

这样就把待测电阻 Rx 的值用三个电阻值表示了出来, 式中k=Ra/R b 称为比率臂或倍率。 通常将Rx 、Ra 、R b 和R 叫做电桥的臂。Rx 称为待测臂,R 称为比较臂,将接检流计 G 的对

R b I 1

电路,当

(2)

角线BD 称为“桥”,当桥上没有电流通过时,称电桥达到了平衡。比例关系式( 3)称为电

桥平衡的条件,这时两对面桥臂的电阻的乘积相等,这是“桥”的另一含义。可见电桥的平 衡与电流

的大小无关。

调节电桥达到平衡有两种方法:一种是保持标准电阻

R (比较臂)不变,调节比例臂 K

的值;另一种是取比例臂 K 为某一定值,调节比较臂 R 。前一种方法准确度较低很少使用。

本实验采用三个电阻箱分别当做 R 、Ra R b 三个桥臂,电阻板当做待测臂

Rx ,用检流

计检测桥上的电流,自己组装电桥。由

(3)式可以看出,待测电阻 Rx 由比率值K 和比较臂

电阻R 决定。检流计在测量 过程中起判断桥路有无电流的作用,由于比较臂电阻可以采用 比较精密的电阻,所以利用电桥的平衡原理测电阻的准确度可以很高, 大大优于伏安法测电

阻,这也是电桥应用广泛的重要原因

2. 电桥的灵敏度

电桥是否达到平衡,是以桥路里有无电流来进行判断的, 而桥路中有无电流又是以检流

计的指针是否发生偏转来确定的,但检流计的灵敏度总是有限的,这就限制了对电桥是否达 到平衡的

判断;另外人的眼睛的分辨能力也是有限的,

如果检流计偏转小于 0.1格则很难觉

察出指针的偏转,会给测量结果带来误差, 影响测量的准确性。为此,引入电桥灵敏度概念。

S 门- =R R

( 4

(4)式亦被称作电桥的相对灵敏度, 其中=n 为R 改变△ R 时,检流计指针偏转的格数。 即在电桥平衡时比较臂 R 改变一个相对值△ R/R 时,检流计指针偏转格数。

S 越大电桥越灵

敏。电桥的灵敏度与电源电压、检流计灵敏度、检流计内阻、桥臂总电阻、桥臂电阻之比等 因数有关。其理论计算公式如下

S 检流计?E

:丄

/Ra 丄 R 、]

f (

Rb Rx ) (5

公式的推导请参阅有关书籍。本实验已确定了检流计型号和电源电压的大小, 就取决于桥臂电阻的选取,选取的原则就是尽量保证电桥有较高的灵敏度。

3. 电桥比较臂和比率臂的选择原则

R a

电桥平衡条件是 R x

R = KR ,比率臂比值K 如何选取与两个因数有关,即待

R b

测电阻数量级和测量结果有效数字位数。 本实验比较臂电阻 R 由六档电阻箱设置,

留5位有效数字精度已足够,

(数量级)/R (数量级)

不为零,其数量级为 取K 值见表1

表1

电桥的灵敏度是这样描述的: 当电桥达到平衡状态时, 若对其中任何一个电阻做微小改 变,电桥平衡被破坏,检流计指针将发生偏转;显然,在电阻改变一定的情况下,指针偏转 角度越大,则电桥越灵敏,测量也越准确。以平衡态时比较臂电阻 R 作小的改变,电桥灵

敏度定义为:

S 相对

(Rx R Ra Rb) R g

则灵敏度

待测电阻只是普通碳膜电阻, 选择测量结果保

保留5位有效数字只需比较臂电阻千位不为零。

K 的选择是Rx

,如某待测电阻Rx 为几百欧姆,则其数量级为 102,又由于R 的千位 103

,故

K = ¥(

数量级)=103=0.1 。据此,本实验各待测电阻应选

R (03

a K 值是由Ra、R b决定的,当待测电阻为2KQ时,由表1中可知应取K=1,而K = ~R b,

1 10 100 1000 10000 . 单从表达式上看,Ra R b可以取任意值,如K 1 ,

1 10 100 1000 10000

仅从电桥平衡条件看,似乎可以任选一组,实际任选一组也可以做出结果,但会影响精度。当考虑到电桥的灵敏度时,我们发现,最佳实验条件是Ra与Rx,R b与R取相同数量级为佳。

如表2所示

电桥存在的系统误差及其消除方法

(1)由于组成电桥的电阻箱的精度问题,其比率臂K=1时,电阻Ra R b设置成相同值

Ra=F b时,由于每个电阻箱误差不同其比值不可能正好等于1,称之为不等臂误差,这就会给

测量结果带来误差。可以通过“换臂法”来消除。即取Ra=F b,调节R,使电桥平衡,记为R0;交换R。和R x (或Ra和R b),再调节R使电桥平衡,记为R。。可以证明(试证明之)

R x 二、R0 R o (6)

这样就避免了因比率臂电阻Ra、R b电阻不准确带来的误差。

(2)导电材料在通电后都会发热,在整个回路中各个元件及导线的电阻值不同,就会有

温差存在,由于热电效应,会产生“寄生电动势”,也会给测量结果带来误差,可以通过改

变电源方向来抵消

实验仪器

ZX21电阻箱3个,AC5检流计1台,B开关1个,G开关1个,稳压电源1台,待测电阻板一

个。

1.电阻箱

本实验三个桥臂的电阻R、Ra、R b均用ZX21电阻箱,可方便的调节不同的阻值。其面板和内

部结构见图15-3

图15-3 ZX21 电阻箱面板和内部结构

它的内部是用若干锰铜线绕城的标准电阻,按照15-3图示连接,旋转电阻箱上的旋钮,

可以得到不同的电阻值。图中所示的电阻值为87654.3 ? (8 X 10000+7 X 1000+6X 100+5 X 10+4x 1+3X 0.1 )。其中X 10000、X 1000、…称为倍率,刻在各旋钮边缘的面板上。四个接

线柱旁标有*、0.9?、9.9 ?、99999.9 ?等字样,*与0.9?两接线柱之间的电阻值调整范围为

0~0.9? ;*与9.9?两接线柱之间的电阻值调整范围为0~9.9?,其余类推。使用时,应根据

需要选接线柱以避免电阻箱其余部分的接触电阻和导线电阻给低电阻带来的影响。

ZX21电阻箱的主要参数为:

(1 )阻值调节范围:0~99999.9 Q ; (2)每个旋钮盘的精度见表 3

(3)标称使用功率0.25W。由此可计算出各档电流不应超过表4规定

检流计

本实验所用检流计为AC5改进型直流指针式检流计,其面板如图15-4,主要参数见表 5

AC5 直證検滝廿航拥大钳wn釦谍

图15-4 AC5检流计面板

表5

惠斯通电桥原理

惠斯通电桥 在实验中,测量电阻的常见方法有伏安法和电桥法。伏安法测量电阻的公式为R=U/I (测量的电阻两端电压/测量的流经电阻的电流),除了电流表和电压表本身的精度外, 还有电表本身的电阻,不论电表是内接或外接都无法同时测出流经电阻的电流 I 和电阻 两端的电压U ,不可避免存在测量线路缺陷。电桥是用比较法测量电阻的仪器。电桥的 特点是灵敏、准确、使用方便,它被广泛地应用于现代工业自动控制电气技术、非电量 转化为电学量测量中。电桥可分为直流电桥、交流电桥,直流电桥可以用于测电阻,交 流电桥可用于测电容、电感。通过传感器可以将压力、温度等非电学量转化为传感器阻 抗的变化进行测量。 惠斯通电桥属于直流电桥,主要用于测量中等数值的电阻(101 ~106 Q )O 对于太小 的电阻 (10"6 ~101 Q 量级),要考虑接触电阻、导线电阻,可考虑使用双臂电桥;对于大 电阻(107Q 级),要考虑使用冲击检流计等方法。惠斯通电桥使用检流计作为指零仪表, 而实验室用检流计属于 1惠斯通电桥测量原理 图1是惠斯通电桥的原理图。四个电阻 R o 、R i 、R 2、 R x 连成四边形,称为电桥的四个臂。四边形的一个对角线 连有检流计,称为“桥”;四边形的另一对角线接上电源, 称为电桥的“电源对角线” 。E 为线路中供电电源,学生 实验用双路直流稳压电源,电压可在 0-30V 之间调节。R 保护为较大的可变电阻,在电桥不平衡时取最大电阻作限流 作用以保护检流计;当电桥接近平衡时取最小值以提高检 流计的灵敏度。限流电阻用于限制电流的大小,主要目的 在于保护检流计和改变电桥灵敏度。 电源接通时,电桥线路中各支路均有电流通过。当C 、D 两点之间的电位不相等时, 桥路中的电流I g -0,检流计的指针发生偏转;当 C 、D 两点之间的电位相等时,桥路 中的电流I g =0,检流计指针指零(检流计的零点在刻度盘的中间),这时我们称电桥 处于平衡状态。因此电桥处于平衡状态时有: I g =0 U AC =U AD 于是空二邑即R x R 2二R 0R 1 R 0 R 2 此式说明,电桥平衡时,电桥相对臂电阻的乘积相等。这就是电桥的平衡条件。 根据电桥的平衡条件,若已知其中三个臂的电阻,就可以计算出另一个桥臂电阻, 因此,电桥测电阻的计算式为 R x 二邑凤二 KR 。 (1) R 2 电阻R 1、R 2为电桥的比率臂,R x 为待测臂,R 为比较臂,R 。作为比较的标准,实 A 表,电桥的灵敏度要受检流计的限制。 [1 U CB = U DB 1 Rx = 1 R0 I R1 = I R2 1 Rx R x = 1 R1 R 1 1 R0R 0 = 1 R2 R 2

非平衡直流电桥的原理和应用

非平衡直流电桥的原理和应用

非平衡直流电桥的原理和应用 直流电桥是一种精密的电阻测量仪器,具有重要的应用价值。按电桥的测量方式可分为平衡电桥和非平衡电桥。平衡电桥是把待测电阻与标 准电阻进行比较,通过调节电桥平衡,从而测得待测电阻值,如单臂直流电桥(惠斯登电桥)、双臂直流电桥(开尔文电桥)。它们只能用于测量具有相对稳定状态的物理量,而在实际工程中和科学实验中,很多物理量是连续变化的,只能采用非平衡电桥才能测量;非平衡电桥的基本原理是通过桥式电路来测量电阻,根据电桥输出的不平衡电压,再进行运算处理,从而得到引起电阻变化的其它物理量,如温度、压力、形变等。【实验目的】 本实验采用FQJ型教学用非平衡直流电桥,该仪器集单臂、非平衡电桥于一体,通过本实验能掌握以下内容: 1.直流单臂电桥(惠斯登电桥)测量电阻的基本原理和操作方法; 2.非平衡直流电桥电压输出方法测量电阻的基本原理和操作方法; 3.根据不同待测电阻选择不同桥式和桥臂电阻的初步方法及非平衡电桥功率输出法测电阻; 4.单臂电桥采用“三端”法测量电阻的意义。 【实验仪器】 1. FQJ型教学用非平衡直流电桥; 2. FQJ非平衡电桥加热实验装置。 【实验原理】

FQJ 型教学用非平衡直流电桥包括单臂直流电桥,非平衡直流电桥,上节我们已经对单臂电 桥有所了解,下面对非平衡电桥的工作原理进行介绍。 图1 非平衡电桥原理图 1.非平衡电桥桥路输出电压 非平衡电桥原理如图1所示,当负载电阻g R →∞ ,即电桥输出处于开路状态时,g 0I = ,仅有电压输出,并用0U 表示,根据分压原理,ABC 半桥的电压降为S U ,通过14, R R 两臂的电流为: S 1414 U I I R R ==+ (1) 则4 R 上之电压降为: 4BC S 14R U U R R =?+ (2) 同理 3R 上的电压降为: 3DC S 23R U U R R =?+ (3) 输出电压0U 为BC U 与DC U 之差

整流二极管的作用及其整流电路

整流二极管的作用及其整流电路 整流二极管的作用及其整流电路 一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。通常它包含一个PN结,有阳极和阴极两个端子。 P区的载流子是空穴,N区的载流子是电子,在P区和N区间形成一定的位垒。外加使P区相对N区为正的电压时,位垒降低,位垒两侧附近产生储存载流子,能通过大电流,具有低的电压降(典型值为0.7V),称为正向导通状态。 若加相反的电压,使位垒增加,可承受高的反向电压,流过很小的反向电流(称反向漏电流),称为反向阻断状态。整流二极管具有明显的单向导电性,。 整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高,反向漏电流小,高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造。这种器件的结面积较大,能通过较大电流(可达上千安),但工作频率不高,一般在几十千赫以下。整流二极管主要用于各种低频整流电路。 二极管整流电路 一、半波整流电路 图5-1、是一种最简单的整流电路。它由电源变压器B 、整流二极管D 和负载电阻Rfz ,组成。变压器把市电电压(多为220伏)变换为所需要的交变电压e2,D 再把交流电变换为脉动直流电。 下面从图5-2的波形图上看着二极管是怎样整流的。

变压器砍级电压e2,是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压,它的波形如图5-2(a)所示。在0~K时间内,e2为正半周即变压器上端为正下端为负。此时二极管承受正向电压面导通,e2通过它加在负载电阻Rfz上,在π~2π时间内,e2为负半周,变压器次级下端为正,上端为负。这时D承受反向电压,不导通,Rfz,上无电压。在π~2π时间内,重复0~π时间的过程,而在3π~4π时间内,又重复π~2π时间的过程…这样反复下去,交流电的负半周就被"削"掉了,只有正半周通过Rfz,在Rfz上获得了一个单一右向(上正下负)的电压,如图5-2(b)所示,达到了整流的目的,但是,负载电压Usc。以及负载电流的大小还随时间而变化,因此,通常称它为脉动直流。 这种除去半周、留下半周的整流方法,叫半波整流。不难看出,半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的,电流利用率很低(计算表明,整流得出的半波电压在整个周期内的平均值,即负载上的直流电压 Usc =0.45e2 )因此常用在高电压、小电流的场合,而在一般无线电装置中很少采用。 二、全波整流电路(单向桥式整流电路) 如果把整流电路的结构作一些调整,可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。图5-3 是全波整流电路的电原理图。

直流电桥实验报告要点

清 华 大 学 实 验 报 告 系别:机械工程系 班号:72班 姓名:车德梦 (同组姓名: ) 作实验日期 2008年 11月 5日 教师评定: 实验3.3 直流电桥测电阻 一、实验目的 (1)了解单电桥测电阻的原理,初步掌握直流单电桥的使用方法; (2)单电桥测量铜丝的电阻温度系数,学习用作图法和直线拟合法处理数据; (3)了解双电桥测量低电阻的原理,初步掌握双电桥的使用方法。 (4)数字温度计的组装方法及其原理。 二、实验原理 1. 惠斯通电桥测电阻 惠斯通电桥(单电桥)是最常用的直流电桥,如图是它的电路原理图。 图中1R 、2R 和R 是已知阻值的标准电阻,它们和被测电阻x R 连成一个四边形,每一条边称作电桥的一个臂。对角A 和C 之间接电源E ;对角B 和D 之间接有检流计G ,它像桥一样。若调节R 使检流计中电流为零,桥两端的B 点和D 点点位相等,电桥达到平衡,这时可得 x R I R I 21=, 1122I R I R = 两式相除可得 R R R R x 1 2 = 只要检流计足够灵敏,等式就能相当好地成立,被测电阻值x R 可以仅从三个标准电阻

的值来求得,而与电源电压无关。这一过程相当于把x R 和标准电阻相比较,因而测量的准确度较高。 单电桥的实际线路如图所示: 将2R 和1R 做成比值为C 的比率臂,则被测电阻为 CR R x = 其中12R R C =,共分7个档,0.001~1000,R 为测量臂,由4个十进位的电阻盘组 成。图中电阻单位为Ω。 2. 铜丝电阻温度系数 任何物体的电阻都与温度有关,多数金属的电阻随文的升高而增大,有如下关系式: )1(0t R R R t α+= 式中t R 、0R 分别是t 、0℃时金属丝的电阻值;R α是电阻温度系数,单位是(℃-1 )。严格 地说,R α一般与温度有关,但对本实验所用的纯铜丝材料来说,在-50℃~100℃的范围内R α的变化很小,可当作常数,即t R 与t 呈线性关系。于是 t R R R t R 00 -= α 利用金属电阻随温度变化的性质,可制成电阻温度计来测温。例如铂电阻温度及不仅准确度高、稳定性好,而且从-263℃~1100℃都能使用。铜电阻温度计在-50℃~100℃范围内因其线性好,应用也较广泛。 3. 双电桥测低电阻 用下图所示的单电桥测电阻时,被测臂上引线1l 、2l 和接触点1X 、2X 等处都有一定

整流桥电路大全

整流电路大全 9.3.7 正、负极性全波整流电路及故障处理 如图9-24所示是能够输出正、负极性单向脉动直流电压的全波整流电路。电路中的T1是电源变压器,它的次级线圈有一个中心抽头,抽头接地。电路由两组全波整流电路构成,VD2和VD4构成一组正极性全波整流电路,VD1和VD3构成另一组负极性全波整流电路,两组全波整流电路共用次级线圈。 图9-24 输出正、负极性直流电压的全波整流电路 1.电路分析方法 关于正、负极性全波整流电路分析方法说明下列2点: (1)在确定了电路结构之后,电路分析方法和普通的全波整流电路一样,只是需要分别分析两组不同极性全波整流电路,如果已经掌握了全波整流电路的工作原理,则只需要确定两组全波整流电路的组成,而不必具体分析电路。 (2)确定整流电路输出电压极性的方法是:两二极管负极相连的是正极性输出端(VD2和VD4连接端),两二极管正极相连的是负极性输出端(VD1和VD3连接端)。 2.电路工作原理分析 如表9-28所示是这一正、负极性全波整流电路的工作原理解说。 关键词说明

3.故障检测方法 关于这一电路的故障检测方法说明下列几点: (1)如果正极性和负极性直流输出电压都不正常时,可以不必检查整流二极管,而是检测电源变压器,因为几只整流二极管同时出现相同故障的可能性较小。 (2)对于某一组整流电路出现故障时,可按前面介绍的故障检测方法进行检查。这一电路中整流二极管中的二极管VD1和VD3、VD2和VD4是直流电路并联的,进行在路检测时会相互影响,所以准确的检测应该将二极管脱开电路。 4.电路故障分析 如表9-29所示是正、负极性全波整流电路的故障分析。 分页:123456

华中科技大学直流电桥实验报告

华中科技大学直流电桥实验报告 篇一:华中科技大学汇编实验报告2 课程实验报告 课程名称:汇编语言程序设计实验 实验名称:实验二分支程序、循环程序的设计 实验时间:2016-3-29,14:00-17:30 实验地点:南一楼804室63号实验台指导教师:张勇专业班级:计算机科学与技术201409班学号:U201414813姓名:唐礼威 同组学生:无报告日期:2016年3月30日 原创性声明 本人郑重声明:本报告的内容由本人独立完成,有关观点、方法、数据和文献等的引用已经在文中指出。除文中已经注明引用的内容外,本报告不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作

品或成果,不存在剽窃、抄袭行为。特此声明! 学生签名:日期: 成绩评定 指导教师签字: 日期: 目录 1 2 3 4 实验目的与要求 (1) 实验内容............................................................. 1 实验过程............................................................. 2 任务1 .................................................................. .......................................................... 2 设计思想及存储单元分配............................................................... ......................... 2 流程图............................................................... ......................................................... 3 源

直流单臂电桥的工作原理

直流单臂电桥的工作原理 直流单臂电桥又称惠斯登电桥,其原理电路如上图所示,图中ac、cb、bd、da四条支路为电桥的四个臂,其中R1(RX)为被测臂,R2、R3构成比列臂,R4称为较臂。在电桥的对角线cd 上连接指零仪表(一般是检流计)另一对角线ab上连接直流电源E。 在电桥投入工作时,先接通电源按钮SB,调节电桥的一个臂或几个臂的标准电阻,使检流计指针指示为零,这时,就表示电桥达到平衡。在电桥平衡时,cd两点的电位相等。 则:Uac=Uad, Ucb=Udb 即:I1R1=I4R4, I2R2=I3R3 将这两式相除,得:I1R1/I2R2=I4R4/I3R3 当电桥平衡时,Ig=0 ∴I1=I2,I3=I4 代入上式得: R1R3=R2R4 上式是电桥的平衡条件。它说明:在电桥平衡时,两相对桥臂上电阻乘积等于另外两相对桥臂上电阻的乘积。根据这个关系,在已知三个臂电阻的情况下,就可确定另外一个臂的被测电阻的电阻值。 设被测电阻RX是位于第一个桥臂中,则RX=R2R4/R3。 图1 单臂电桥原理图R1为被测电阻R2、R3、R4为可调电阻P为检流计E为电池。 单臂电桥的使用方法 1、先将检流计的锁扣打开(内外),调节调零器把指针调到零位。 2、把被测电阻接在?的位置上。 要求用较粗较短的连接导线,并将漆膜刮净。接头拧紧,避免采用线夹。因为接头接触不良将使电桥的平衡不稳定,严重时可能损坏检流计。 3、估计被测电阻的大小,选择适当的桥臂比率,使比较臂的四档都能被充分利用。这样容易把电桥调到平衡,并能保证测量结果的4位有效数字。 4、先按电源按钮B,(锁定)再按下检流计的按钮G(点接)。 5、调整比较臂电阻使检流计指向零位,电桥平衡。若指针指?,则需增加比较臂电阻,针指向?,则需减小比较臂电阻。 6、读取数据:比较臂比率臂=被测电阻 7、测量完毕,先断开检流计按钮,在断开电源按钮,然后拆除被测电阻,再将检流计锁扣锁上,以防搬动过程中损坏检流计。 )从而可以测量R3/R4×(R1=R2数值,当电桥平衡时有:R4、R3、R2通过电桥调节.

整流电路计算

桥式整流属于全波整流,它不是利用副边带有中心抽头的变压器,用四个二极管接成电桥形式,使在电压V2的正负半周均有电流流过负载,在负载形成单方向的全波脉动电压。 桥式整流电路计算主要参数: 单相全波整流电路图 利用副边有中心抽头的变压器和两个二极管构成如下图所示的全波整流电路。从 图中可见,正负半周都有电流流过负载,提高了整流效率。 全波整流的特点: 输出电压V O高;脉动小;正负半周都有电流供给负载,因而变压器得到充 分利用,效率较高。 主要参数:

桥式整流电路电感滤波原理 电感滤波电路利用 电感器两端的电流不能突变的特点,把电感器与负载串联起来,以达到使输出电流平滑的目的。从能量的观点看,当电源提供的电流增大(由电源电压增加引起)时,电感器L把能量存储起来;而当电流减小时,又把能量释放出来,使负载电流平滑,电感L有平波作用 桥式整流电路电感滤波优点:整流二极管的导电角大,峰值电流小,输出特性较平坦。 桥式整流电路电感滤波缺点:存在铁心,笨重、体积大,易引起电磁干扰, 只适应于低电压、大电流的场合。

例10.1.1桥式整流器滤波电路如图所示,已知V1是220V交流电源,频率为50Hz, 直流电压V L=30V,负载电流I L=50mA。试求电源变压器副边电压v2的有效值,选择整流二极管及滤波电容。

桥式整流电路电容滤波电路 图10.5分别是单相桥式整流电路图和整流滤波电路的部分波形。这里假设‘ 、 t<0时,电容器C已经充电到交流电压V2的最大值(如波形图所示)。 结论1:电容的储能作用,使得输出波形比较平滑,脉动成分降低输出电压的平均值增大。

高中物理竞赛辅导讲义-12.5惠斯通电桥和补偿电路

12. 5惠斯通电桥和补偿电路 一、测量电阻的方法: 1、欧姆表直接测量 缺点:精度不高 2、伏安法测出电流电压进而算出电阻 缺点:真实电表的内阻会引起系统误差(内接法、外接法) 二、惠斯通电桥 1、惠斯通电桥电路图: 其中R 1、R 2为定值电阻,R 3为可变电阻,R x 为待测电阻,G 为灵敏电流计。 2、测量方法: (1)调节可变电阻R 3 ,使得电 桥上的灵敏电流计示数为0 (2)由电桥平衡可得: 3、惠斯通电桥测电阻的优点: (1)精度高。精度主要取决于电阻阻值的精度和灵敏电流计的精度。 (2)灵敏电流计所在的电桥上没有电流,因此避免了电表内阻的影响。 (3)电源电动势和内阻对测量也没有影响。 例1、如图所示的电桥电路中,电池组电动势ε1=20V ,R 1=240 Ω,R 2=20Ω,R 4=20Ω,电池ε2=2V ,问可变电阻R 3应调到多 大时电流表中电流为0? 例2、将200个电阻连成如图所示的电路,图中各P 点是各支路中连接两个电阻的导线上的点.所有导线 的电阻都可忽略.现将一个电动势为E 、内阻为r 0的 电源接到任意两个P 点处.然后将一个没接电源的P 点处切断,发现流过电源的电流与没切断前一样,则 这200个电阻R 1、R 2…R 100,r 1、r 2…r 100应有怎样的关 系?此时AB 和CD 导线之间的电压为多少? 231x R R R R

例3、有七个外形完全一样的电阻,已知其中六个的阻值相同,另一个的阻值不同。请按照下面提供的器材和操作限制,将那个阻值不同的电阻找出,并指出它的阻值是偏大还是偏小,同时要求画出所用电路图,并对每步判断的根据予以论证。 提供的器材有:①电池。②一个仅能用来判断电流方向的电流表(量程足够),它的零刻度在刻度盘的中央,而且已知当指针向右偏时电流是由哪个接线柱流入电流表的。③导线若干。 操作限制:全部过程中电流表的使用不得超过三次。

十种精密全波整流电路图

十种精密全波整流电路图 图中精密全波整流电路的名称,纯属本人命的名,只是为了区分;除非特殊说明,增益均按1设计. 图1是最经典的电路,优点是可以在电阻R5上并联滤波电容.电阻匹配关系为R1=R2,R4=R5=2R3;可以通过更改R5来调节增益。 图2优点是匹配电阻少,只要求R1=R2

图3的优点是输入高阻抗,匹配电阻要求R1=R2,R4=2R3 图4的匹配电阻全部相等,还可以通过改变电阻R1来改变增益.缺点是在输入信号的负半周,A1的负反馈由两路构成,其中一路是R5,另一路是由运放A2复合构成,也有复合运放的缺点。 图5 和图6 要求R1=2R2=2R3,增益为1/2,缺点是:当输入信号正半周时,输出阻抗比较高,可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离.另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻忽略不计。

图7正半周,D2通,增益=1+(R2+R3)/R1;负半周增益=-R3/R2;要求正负半周增益的绝对值相等,例如增益取2,可以选R1=30K,R2=10K,R3=20K 图8的电阻匹配关系为R1=R2 图9要求R1=R2,R4可以用来调节增益,增益等于1+R4/R2;如果R4=0,增益等于1;缺点是正负半波的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻要小,否则输出波形不对称。

图10是利用单电源运放的跟随器的特性设计的,单电源的跟随器,当输入信号大于0时,输出为跟随器;当输入信号小于0的时候,输出为0.使用时要小心单电源运放在信号很小时的非线性.而且,单电源跟随器在负信号输入时也有非线性。 图7,8,9三种电路,当运放A1输出为正时,A1的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的,由于两个运放的复合(乘积)作用,可能环路的增益太高,容易产生振荡。 精密全波电路还有一些没有录入,比如高阻抗型还有一种把A2的同相输入端接到A1的反相输入端的,其实和这个高阻抗型的原理一样,就没有专门收录,其它采用A1的输出只接一个二极管的也没有收录,因为在这个二极管截止时,A1处于开环状态。 结论: 虽然这里的精密全波电路达十种,仔细分析,发现优秀的并不多,确切的说只有3种,就是前面的3种。 图1的经典电路虽然匹配电阻多,但是完全可以用6个等值电阻R实现,其中电阻R3可以用两个R并联.可以通过R5调节增益,增益可以大于1,也可以小于1.最具有优势的是可以在R5上并电容滤波。 图2的电路的优势是匹配电阻少,只要一对匹配电阻就可以了。 图3的优势在于高输入阻抗。 其它几种,有的在D2导通的半周内,通过A2的复合实现A1的负反馈,对有些运放会出现自激. 有的两个半波的输入阻抗不相等,对信号源要求较高。

自组式直流电桥测电阻实验报告

一、实验简介 直流电桥是一种用比较法测量电阻的仪器,主要由比例臂、比较臂、检流计等构成桥式线路。测量时将被测量与已知量进行比较而得到得测量结果,因而测量精度高,加上方法巧妙,使用方便,所以得到了广泛的应用。 电桥的种类繁多,但直流电桥是最基本的一种,它是学习其它电桥的基础。早在1833年就有人提出基本的电桥网络,但一直未引起注意,直至1843年惠斯通 才加以应用,后人就称之为惠斯通电桥。单电桥电路是电学中很基本的一种电路连接方式,可测电阻围为1~106Ω。 通过传感器,利用电桥电路还可以测量一些非电量,例如温度、湿度、应变等,在非电量的电测法中有着广泛的应用。本实验是用电阻箱和检流计等仪器组成惠斯通电桥电路,以加深对直流单电桥测量电阻原理的理解。本实验的目的是通过用惠斯通电桥测量电阻,掌握调节电桥平衡的方法,并要求了解电桥灵敏度与元件参数之间的关系,从而正确选择这些元件,以达到所要求的测量精度。 二、实验原理 电阻按其阻值可分为高、中、低三大类,R≤1Ω的电阻为低值电阻,R>1MΩ 的称高值电阻,介于两者之间的电阻是中值电阻,通常用惠斯通电桥测中值电阻。 1、惠斯通电桥的工作原理 惠斯通电桥原理,如图6.1.2-1所示。 图6.1.2-1 2、电桥的灵敏度 电桥是否平衡,是由检流计有无偏转来判断的,而检流计的灵敏度总是有限的,假设电桥在R1/R2=1时调到平衡,则有R x=R0,这时若把R0改变一个微小量△ R0,则电桥失去平衡,从而有电流I G流过检流计。如果I G小到检流计觉察不出来,

? 那么人们会认为电桥是平衡的,因而得到R x =R 0+△R 0,△R 0就是由于检流计灵敏度不够高而带来的测量误差△R x 。引入电桥的灵敏度,定义为 S=△n/(△R x /R x ) 式中的△R x 是在电桥平衡后R x 的微小改变量(实际上若是待测电阻R x 不能改变时,可通过改变标准电阻R 0的微小变化△R 0来测电桥灵敏度),△n是由于△ R x 引起电桥偏离平衡时检流计的偏转格数,△n越大,说明电桥灵敏度越高,带来的测量误差就越小。S 的表达式可变换为 S=△n/(△R 0/ R 0)= △n/△I G (△I G /(△R 0/ R 0))=S 1S 2 其中S 1是检流计自身的灵敏度,S 2=△I G /(△R 0/ R 0)由线路结构决定,故称电桥线路灵敏度,理论上可以证明S 2与电源电压、检流计的阻及桥臂电阻等有关。3、交换法(互易法)减小和修正自搭电桥的系统误差 自搭一个电桥,不考虑灵敏度,则R 1、R 2、R 0引起的误差为△R x / R x =△R 1/ R 1+ △R 2/ R 2+△R 0/ R 0。为减小误差,把图6.1.2-1电桥平衡中的R 1、R 2互换,调节R 0, 使I G =0,此时的R 0记为R 0’,则有 R x =R 2/ R 1 R 0’ , R R 0 R 0 这样就消除了R 1、R 2造成的误差。这种方法称为交换法,由此方法测量R x 的误差为 △R x / R x =1/2(△R 0/ R 0+△R 0’/ R 0’) 即仅与电阻箱R 0的仪器误差有关。若R 0选用具有一定精度的标准电阻箱,则系统误差可以大大减小。 三、实验容 1、按直流电桥实验的实验电路图,正确连线。 2、线路连接好以后,检流计调零。 3、调节直流电桥平衡。 4、测量并计算出待测电阻值Rx ,微调电路中的电阻箱,测量并根据电桥灵敏度公式:S=△n/(△R x / R x )或S=△n/(△R 0/ R 0)计算出直流电桥的电桥灵敏度。 5、记录数据,并计算出待测电阻值。 四、实验仪器 本实验用到的实验仪器有:电压源、滑线变阻器(2个)、四线电阻箱(3 个)、检流计、待测电阻、电源开关,实验场景如下图组所示:

开关电源整流桥的基础知识整理

开关电源整流桥的基础知识整理 50Hz交流电压经过全波整流后变成脉动直流电压u1,再通过输入滤波电容得到直流高压U1。在理想情况下,整流桥的导通角本应为180°(导通范围是从0°~180°),但由于滤波电容器C的作用,仅在接近交流峰值电压处的很短时间内,才有输入电流流经过整流桥对C 充电。50Hz交流电的半周期为10ms,整流桥的导通时间tC≈3ms,其导通角仅为54°(导通范围是36°~90°)。因此,整流桥实际通过的是窄脉冲电流。桥式整流滤波电路的原理如图1(a)所示,整流滤波电压及整流电流的波形分别如图l(b)和(c)所示。 最后总结几点: (1)整流桥的上述特性可等效成对应于输入电压频率的占空比大约为30%。(2)整流二极管的一次导通过程,可视为一个“选通脉冲”,其脉冲重复频率就等于交流电网的频率(50Hz)。 (3)为降低开关电源中500kHz以下的传导噪声,有时用两只普通硅整流管(例如1N4007) 与两只快恢复二极管(如FR106)组成整流桥,FRl06的反向恢复时间trr≈250ns。 2)整流桥的参数选择 隔离式开关电源一般采用由整流管构成的整流桥,亦可直接选用成品整流桥,完成桥式整流。全波桥式整流器简称硅整流桥,它是将四只硅整流管接成桥路形式,再用塑料封装而成的半导体器件。它具有体积小、使用方便、各整流管的参数一致性好等优点,可广泛用于开关电源的整流电路。硅整流桥有4个引出端,其中交流输入端、直流输出端各两个。 硅整流桥的最大整流电流平均值分0.5~40A等多种规格,最高反向工作电压有50~1000V等多种规格。小功率硅整流桥可直接焊在印刷板上,大、中功率硅整流桥则要用螺钉固定,并且需安装合适的散热器。 整流桥的主要参数有反向峰值电压URM(V),正向压降UF(V),平均整流电流 Id(A),正向峰值浪涌电流IFSM(A),最大反向漏电流IR(霢)。整流桥的反向击穿电压URR应满足下式要求:

非平衡直流电桥的原理和应用

非平衡直流电桥的原理和应用 直流电桥是一种精密的电阻测量仪器,具有重要的应用价值。按电桥的测量方式可分为平衡电桥和非平衡电桥。平衡电桥是把待测电阻与标准电阻进行比较,通过调节电桥平衡,从而测得待测电阻值,如单臂直流电桥(惠斯登电桥)、双臂直流电桥(开尔文电桥)。它们只能用于测量具有相对稳定状态的物理量,而在实际工程中和科学实验中,很多物理量是连续变化的,只能采用非平衡电桥才能测量;非平衡电桥的基本原理是通过桥式电路来测量电阻,根据电桥输出的不平衡电压,再进行运算处理,从而得到引起电阻变化的其它物理量,如温度、压力、形变等。 【实验目的】 FQJ型教学用非平衡直流电桥,该仪器集单臂、非平衡电桥于一体,通过本实验能掌握以本实验采用下内容: 1.直流单臂电桥(惠斯登电桥)测量电阻的基本原理和操作方法; 2.非平衡直流电桥电压输出方法测量电阻的基本原理和操作方法; 3.根据不同待测电阻选择不同桥式和桥臂电阻的初步方法及非平衡电桥功率输出法测电阻; 4.单臂电桥采用“三端”法测量电阻的意义。 【实验仪器】 FQJ型教学用非平衡直流电桥;1. FQJ非平衡电桥加热实验装置。2. 【实验原理】 FQJ型教学用非平衡直流电桥包括单臂直流电桥,非平衡直流电桥,上节我们已经对单臂电桥有所了解,下面对非平衡电桥的工作原理进行介绍。 图1 非平衡电桥原理图 1.非平衡电桥桥路输出电压 R??,所示,当负载电阻非平衡电桥原理如图1g 0?I并即电桥输出处于开路状态时,,,仅有电压输出g U ABC为压压,用表示根据分原降半桥的理,电0UR R,电流为:,通过两臂的S41U S?II?41R?R)1(41R则上之电压降为:4. R4??UU(2)SBC R?R41R上的电压降为:同理3R3??UU(3)SDC R?R 32UUU之差为输出电压与DCBC0RR34U?UU?U?U?SS0BCDC R?RR?R3412 ????S RR?R?R3142RR?RRU?0,即电桥处(4))?RR(RR3421U ? 于平衡状态。当满足条件时,电桥输出43210(5)式就称为电桥的平衡条件。为了测量的准确性,在测量的起始点,电桥必须调至平衡,称为预调平R, RRR, RR?。若关电阻变化有臂这样可使输出只固定,与为待测电阻某一,则当衡。1423x4R?R??R时,因电桥不平衡而产生的电压输出为:

各类整流电路图及工作原理

桥式整流电路图及工作原理介绍 桥式整流电路如图1所示,图(a)、(b)、(c)是桥式整流电路的三种不同画法。由电源变压器、四只整流二极管D1~4 和负载电阻RL组成。四只整流二极管接成电桥形式,故称桥式整流。 图1 桥式整流电路图 桥式整流电路的工作原理 如图2所示。

在u2的正半周,D1、D3导通,D2、D4截止,电流由TR次级上端经D1→ RL →D3回到TR 次级下端,在负载RL上得到一半波整流电压。 在u2的负半周,D1、D3截止,D2、D4导通,电流由Tr次级的下端经D2→ RL →D4 回到Tr次级上端,在负载RL 上得到另一半波整流电压。 这样就在负载RL上得到一个与全波整流相同的电压波形,其电流的计算与全波整流相同,即 UL = 0.9U2 IL = 0.9U2/RL 流过每个二极管的平均电流为 ID = IL/2 = 0.45 U2/RL 每个二极管所承受的最高反向电压为 什么叫硅桥,什么叫桥堆 目前,小功率桥式整流电路的四只整流二极管,被接成桥路后封装成一个整流器件,称"硅桥"或"桥堆",使用方便,整流电路也常简化为图Z图1(c)的形式。桥式整流电路克服了全波整流电路要求变压器次级有中心抽头和二极管承受反压大的缺点,但多用了两只二极管。在半导体器件发展快,成本较低的今天,此缺点并不突出,因而桥式整流电路在实际中应用较为广泛。 二极管整流电路原理与分析 半波整流 二极管半波整流电路实际上利用了二极管的单向导电特性。

当输入电压处于交流电压的正半周时,二极管导通,输出电压v o=v i-v d。当输入电压处于交 流电压的负半周时,二极管截止,输出电压v o=0。半波整流电路输入和输出电压的波形如图所 示。 二极管半波整流电路 对于使用直流电源的电动机等功率型的电气设备,半波整流输出的脉动电压就足够了。但对于电子电路,这种电压则不能直接作为半导体器件的电源,还必须经过平滑(滤波)处理。平滑处理电路实际上就是在半波整流的输出端接一个电容,在交流电压正半周时,交流电源在通过二极管向负载提供电源的同时对电容充电,在交流电压负半周时,电容通过负载电阻放电。 电容输出的二极管半波整流电路仿真演示 通过上述分析可以得到半波整流电路的基本特点如下: (1)半波整流输出的是一个直流脉动电压。 (2)半波整流电路的交流利用率为50%。 (3)电容输出半波整流电路中,二极管承担最大反向电压为2倍交流峰值电压(电容输出 时电压叠加)。 (3)实际电路中,半波整流电路二极管和电容的选择必须满足负载对电流的要求。

电阻应变片直流电桥测量电路攻略

在复杂的机械系统中,研究其功耗和性能,设计它们的结构以及研究各模块组间的润滑状态,测量各器件间的摩擦力等重要参数,多年来,一直被人们所重视。由于机械内部运动复杂,环境恶劣,摩擦力相对很小,给测量带来了很大困难,如何精确地测量出这些数据就显得格外重要。 采用立创无线收发方式,利用传感器信号通过无线收发电路进行信号传输,可以先存储数据再把存储卡里面的数据读入到计算机进行分析,为复杂及数据要求精确的系统的数据采集提供了新的方法。另外,在采集频率较高时,数据量比较大,这对采集系统中处理器处理速度、射频无线传输速度、接口传输速度、A/D 转换速度以及功耗等都有很高的要求,加上机械系统内部尺寸的限制,困难较大。这样一来,数据采集电路板的设计成为该数据采集系统的关键,我们需要设计专门的数据采集和无线收发装置。 测量系统原理 系统由传感器、电源、信号调理电路、信号处理电路和PC 机组成在实际测量时,传感器安装在运动件上,由于采用引线装置传递信号会限制机械部件的运动,因此可采用无线收发电路传输数据,也可采用存储方式进行数据采集,即先把数据保存到存储卡,数据采集完之后再拿出存储卡读入到计算机,测量系统原理如图1 所示。 气压传感器和应变片经过信号调理电路输出0~2.5V 的电压,可通过信号处理电路把模拟信号转化为数字信号再存入存储卡,热电偶经过信号调理电路输出12 位SPI 格式的数字信号,可由单片机直接把信号存入存储卡。存储卡的容量应能保证采集信号的时间要求(在采集频率为3000Hz 时,选择512M以上的存储卡可保证采集时间不少于25 分钟)。而该测量系统中电阻应变片直流电桥测量电路的设计是一个关键,下面我们将对这一部分进行详细的分析和设计。 电阻应变片直流电桥测量电路

整流桥

整流桥-桥式整流工作原理 (2009-12-31 17:11:44) 转载 标 签: 杂谈 整流桥-桥式整流工作原理 整流桥 有多种方法可以用整流二极管将交流电转换为直流电,包括半波整流、全波整流以及桥式整流等。整流桥,就是将桥式整流的四个二极管封装在一起,只引出四个引脚。四个引脚中,两个直流输出端标有+或-,两个交流输入端有~标记。 应用整流桥到电路中,主要考虑它的最大工作电流和最大反向电压。 图一整流桥(桥式整流)工作原理

图二各类整流桥 (有些整流桥上有一个孔,是加装散热器用的) 这款电源的整流桥部分采用了一体式的整流桥,整流桥的作用就是能够通过二极管的单向导通的特性将电平在零点上下浮动的交流电转换为单向的直流电,通常电源中采用的整流桥除了这种单颗集成式的还有采用四颗二极管实现的,它们的原理完全相同 作用就是整流,把交流电变为直流电。实质上就是把4个硅二极管接成桥式整流电路之后封装在一起用塑料包装起来,引出4个脚,其中2个脚接交流电源,用~~符号表示,2个脚是直流输出,用+ -表示。 特点是方便小巧。不占地方。 规格型号一般直接用参数表示:50伏1安,100伏5安等等。 如果你要使用整流桥,选择的时候留点余量,例如要做12伏2安培输出的整流电源,就可以选择25伏5安培的桥。 选择整流桥要考虑整流电路和工作电压. 整流桥堆 整流桥堆一般用在全波整流电路中,它又分为全桥与半桥。 全桥是由4只整流二极管按桥式全波整流电路的形式连接并封装为一体构成的,图是其外形。

全桥的正向电流有0.5A、1A、1.5A、2A、2.5A、3A、5A、10A、20A、35A、50A等多种规格,耐压值(最高反向电压)有25V、50V、100V、200V、300V、400V、500V、600V、800V、1000V等多种规格。 常用的国产全桥有佑风YF系列,进口全桥有ST、IR等。 整流桥命名规则 一般整流桥命名中有3个数字,第一个数字代表额定电流,A;后两个数字代表额电压(数字*100),V 如:KBL410 即4A,1000V RS507 即5A,700V 整流这一个术语,它是通过二极管的单向导通原理来完成工作的,通俗的来说二极管它是正向导通和反向截止,也就是说,二极管只允许它的正极进正电和负极进负电。二极管只允许电流单向通过,所以将其接入交流电路时它能使电路中的电流只按单向流动,即所谓“整流”,用两只管是半泼整流,四只是全泼整流。

综合比较直流电桥与交流电桥的异同

A B C D G R 1 R 2 R s R x E I 1 I 2 图1 直流电桥 综合比较直流电桥与交流电桥的异同 08物理一班 刘娟娟 20081041146 Liujuanjuan 摘要:通过实验了解直流电桥与交流桥路的特点和调节平衡的方法以及用直流电桥、交流电桥测电阻 的方法,了解直流电桥与交流电桥的区别 Abstract : through the experiment about DC bridge and AC bridge circuit characteristics and regulation of balance and method of DC bridge, bridge methods of measuring resistance, understanding of DC bridge and the bridge between 关键词:直流电桥、交流电桥、电阻 Key words: DC bridge, bridge, resistance 引言:直流电桥是一种用比较方法测电阻的仪器,其主要特点是测量精度高。交流电桥是一种比较式仪器,在电测技术中占有重要地位。 仪器介绍 直流电桥是一种用比较方法测电阻的仪器,其主要特点是测量精度高。和伏安法测电阻相比,电桥法将两个量(电压和电流)的测量转换成了一个量的平衡检测。平衡检测对阻值的变化很敏感,利用电桥对阻值变化敏感的特点,通过某种电阻式传感器还可以进行温度、湿度、压强等非电量的测量。 直流电桥主要分为单电桥(惠斯通电桥)和双电桥(开尔文电桥)。 单电桥用于测量1Ω-106Ω范围内的电阻值的电阻,双电桥用于测量1Ω以下的低电阻。 交流电桥是一种比较式仪器,在电测技术中占有重要地位。交流电桥主要用于测量交流等效电阻及其时间常数;电容及其介质损耗;自感及其线圈品质因数和互感等电参数的精密测量,也可用于非电量变换为相应电量参数的精密测量。 常用的交流电桥分为阻抗比电桥和变压器电桥两大类。习惯上一般称阻抗比电桥为交流电桥。本实验中交流电桥指的是阻抗比电桥。交流电桥的线路虽然和直流单臂电桥线路具有同样的结构形式,但因为它的四个臂是阻抗,所以它的平衡条件、线路的组成以及实现平衡的调整过程都比直流电桥复杂。 图2 交流电桥原理

直流电桥的原理和应用

实验四直流电桥的原理和应用 【背景知识】 直流电桥是一种精密的电阻测量仪器,具有重要的应用价值。按电桥的测量方式可分为平衡电桥和非平衡电桥。平衡电桥是把待测电阻与标准电阻进行比较,通过调节电桥平衡,从而测得待测电阻值,如单臂直流电桥(惠斯登电桥)、双臂直流电桥(开尔文电桥);非平衡电桥则是通过测量电桥输出(电压、电流、功率等)并进行运算处理,得到待测电阻值。直流电桥还可用于测量引起电阻变化的其它物理量,如温度、压力、形变等,在检测技术、传感器技术中的应用非常广泛。平衡电桥只能用于测量具有相对稳定状态的物理量,而在实际工程和科学实验中,很多物理量是连续变化的,只能采用非平衡电桥才能测量。 【实验目的】 本实验采用FQJ 型教学用非平衡直流电桥,该仪器集单臂、非平衡电桥于一体,通过本实验能掌握以下内容: (1)直流单臂电桥(惠斯通电桥)测量电阻的基本原理和操作方法; (2)非平衡直流电桥电压输出方法测量电阻的基本原理和操作方法; (3)根据不同待测电阻选择不同桥式和桥臂电阻的初步方法。 【实验原理】 1.平衡电桥 单臂直流电桥是平衡电桥,又称惠斯通电桥,其电路见图4.4.1。其中1R 、2R 、3R 、4R 构成一电桥,A 、 C 两端加一恒定桥压S U ,B 、 D 之间有一检流计PA , 当电桥平衡时,B 、D 两点为等电位,PA 中无电流流 过,此时有AB AD U U ,41I I ,32I I ,于是有3421R R R R (4.4.1) 图4.4.1惠斯通电桥

如果R 4为待测电阻R X ,R 3为标准比较电阻,则有 1332X R R R K R R & &(4.4.2) 其中21/R R K ,称其为比率(一般惠斯登电桥的K 有001.0、01.0、1.0、1、10、100、1000等。本电桥的比率K 可以任选)。根据待测电阻大小,选择K 后,只要调节3R ,使电桥平衡,检流计为0,就可以根据(4.4.2)式得到待测电阻X R 之值。 2.非平衡电桥 非平衡电桥原理如图4.4.2所示:B 、D 之间为一 负载电阻g R ,只要测量电桥输出g U 、g I , 就可得到x R 值。根据电桥各臂电阻关系可将非平衡电桥分为三类: (1)等臂电桥:4321R R R R ; (2)输出对称电桥(卧式电桥):R R R 41, R R R 32,且R R ;(3)电源对称电桥(立式电桥):R R R 21,R R R 43,且R R 。 当负载电阻! g R ,即电桥输出处于开路状态时,0 g I ,仅有电压输出,在此用0U 表示,根据分压原理,ABC 半桥的电压降为S U ,通过1R 、4R 两臂及2R 、3R 两臂的电流为: 14231423,S S U U I I I I R R R R ##,(4.4.3) 则输出电压0U 为 ?%?%324134014231423()BC DC S S S R R R R R R U U U U U U R R R R R R R R &?& ? &?& &###&#(4.4.4) 当满足条件1324R R R R & &(4.4.5) 时,电桥输出00 U ,即电桥处于平衡状态。(4.4.5)式称为电桥的平衡条件。为了测量的准确性,在测量的起始点,电桥必须调至平衡,称为预调平衡。这样可使输出只与某一臂 电阻变化有关。 图4.4.2非平衡电桥

惠斯通电桥原理

惠斯通电桥原理 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

惠斯通电桥 在实验中,测量电阻的常见方法有伏安法和电桥法。伏安法测量电阻的公式为R=U/I (测量的电阻两端电压/测量的流经电阻的电流),除了电流表和电压表本身的精度外, 还有电表本身的电阻,不论电表是内接或外接都无法同时测出流经电阻的电流I和电阻两 端的电压U,不可避免存在测量线路缺陷。电桥是用比较法测量电阻的仪器。电桥的特点 是灵敏、准确、使用方便,它被广泛地应用于现代工业自动控制电气技术、非电量转化为 电学量测量中。电桥可分为直流电桥、交流电桥,直流电桥可以用于测电阻,交流电桥可 用于测电容、电感。通过传感器可以将压力、温度等非电学量转化为传感器阻抗的变化进 行测量。 惠斯通电桥属于直流电桥,主要用于测量中等数值的电阻(101~106Ω)。对于太小的 电阻(10-6~101Ω量级),要考虑接触电阻、导线电阻,可考虑使用双臂电桥;对于大电 阻(107Ω级),要考虑使用冲击检流计等方法。惠斯通电桥使用检流计作为指零仪表, 而实验室用检流计属于μΑ表,电桥的灵敏度要受检流计的限制。 1.惠斯通电桥测量原理 图1是惠斯通电桥的原理图。四个电阻R0、R1、R2、R x Array连成四边形,称为电桥的四个臂。四边形的一个对角线连有 检流计,称为“桥”;四边形的另一对角线接上电源,称为 电桥的“电源对角线”。E为线路中供电电源,学生实验用 双路直流稳压电源,电压可在0-30V之间调节。R保护为较大 的可变电阻,在电桥不平衡时取最大电阻作限流作用以保护检流计;当电桥接近平衡时取 最小值以提高检流计的灵敏度。限流电阻用于限制电流的大小,主要目的在于保护检流计 和改变电桥灵敏度。

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