惠斯登电桥原理及应用资料

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惠斯通电桥的应用及其原理

惠斯通电桥的应用及其原理

惠斯通电桥的应用及其原理1. 什么是惠斯通电桥?惠斯通电桥(Wheatstone Bridge)是一种用于测量电阻的电路,由英国物理学家萨缪尔·惠斯通(Samuel Hunter Christie)和查尔斯·惠斯通(Charles Wheatstone)在19世纪初开发。

它是一种基于电桥平衡原理的电路。

2. 电桥的原理惠斯通电桥由四个电阻组成,形成一个平衡的电路。

其中两个电阻连接在一起,并与电源相连,称为激励极(excitation arm),另外两个电阻称为测量极(measuring arm)。

通过调节测量极的电阻,使电桥达到平衡状态,可以测量未知电阻的值。

电桥平衡的条件是:测量极两端的电压为零。

当电桥平衡时,两个测量极之间的电压差为零,即满足如下公式:R1 / R2 = R3 / R43. 惠斯通电桥的应用惠斯通电桥广泛应用于电阻的测量和精密仪器的校准,以下为惠斯通电桥的几个常见应用:3.1 电阻的测量惠斯通电桥可用于测量未知电阻的值。

通过调节测量极的电阻,使电桥平衡,从而可以根据平衡时的电阻比例计算未知电阻的值。

3.2 温度传感器温度传感器常常使用热敏电阻作为测量元件,而惠斯通电桥可用于测量热敏电阻的电阻值,从而间接测量温度。

3.3 液位传感器惠斯通电桥可以应用于测量液位传感器中的压阻(如拉力片、应变片)的变化。

利用电桥平衡时的电阻比例,可以计算液位的高度或液体的密度。

3.4 应变片测力传感器惠斯通电桥可以用于测量应变片测力传感器的电阻变化。

应变片的电阻随着受力而改变,而通过调节测量极的电阻,使电桥保持平衡,可以得到力的大小。

3.5 双源温湿度计双源温湿度计是一种测量温度和湿度的仪器。

其中涉及到湿度传感器的测量,而湿度传感器的原理是利用湿度对介电常数的影响。

惠斯通电桥可以应用于测量湿度传感器的电阻变化。

4. 总结惠斯通电桥是一种经典的电路,通过平衡原理实现了对电阻的测量。

惠斯通电桥实验原理

惠斯通电桥实验原理

惠斯通电桥实验原理惠斯通电桥实验是一种用于测量电阻的实验方法,由英国物理学家惠斯通于1843年发明。

它的主要原理是利用电桥的平衡条件来测量未知电阻值。

本文将详细介绍惠斯通电桥实验的原理和应用。

一、惠斯通电桥实验原理惠斯通电桥实验由四个电阻组成的电路组成,如图1所示。

其中,R1、R2为已知电阻,R3为待测电阻,R4为可变电阻,E为电源。

当电桥平衡时,有如下公式:R1/R2 = R3/R4其中,R1、R2、R4为已知电阻,R3为待测电阻。

通过改变R4的值,使电桥平衡,再根据公式计算R3的值,就可以测量出待测电阻的电阻值。

图1 惠斯通电桥实验电路二、惠斯通电桥实验的应用1.测量电阻值惠斯通电桥实验是用于测量电阻值的常用方法。

通过改变可变电阻R4的值,使电桥平衡,可以测量出待测电阻R3的电阻值。

这种方法比直接测量电阻值更为精确,特别适用于较小电阻值的测量。

2.测量电容值惠斯通电桥实验也可以用于测量电容值。

这时,电桥电路中的电阻要换成电容,如图2所示。

通过改变可变电容C4的值,使电桥平衡,可以测量出待测电容C3的电容值。

这种方法比直接测量电容值更为精确。

图2 惠斯通电桥实验测量电容电路3.测量电感值惠斯通电桥实验还可以用于测量电感值。

这时,电桥电路中的电阻要换成电感,如图3所示。

通过改变可变电感L4的值,使电桥平衡,可以测量出待测电感L3的电感值。

这种方法比直接测量电感值更为精确。

图3 惠斯通电桥实验测量电感电路三、惠斯通电桥实验的优缺点1.优点惠斯通电桥实验具有测量精度高、测量范围宽、操作简单等优点。

特别是对于较小电阻值、电容值、电感值的测量,比直接测量更为精确。

2.缺点惠斯通电桥实验的缺点是需要使用相对较高精度的电阻、电容、电感等元件。

另外,实验过程中需要进行多次调节,比较费时。

四、结语惠斯通电桥实验是一种常用的电阻、电容、电感测量方法,具有测量精度高、测量范围宽、操作简单等优点。

通过本文的介绍,希望读者能够更好地了解惠斯通电桥实验的原理和应用。

惠斯顿电桥的特点及原理

惠斯顿电桥的特点及原理

惠斯顿电桥的特点及原理
惠斯顿电桥是一种广泛应用于电路中测量电阻值的仪器。

它由英国物理学家奥利弗·约瑟夫·洛奇·惠斯顿(Oliver Joseph Lodge WSI)于19世纪末设计并命名。

惠斯顿电桥的原理基于电阻器在电路中的分压作用。

该电桥由四个电阻器和一个电源组成,通常通过校准电位器调整电桥的平衡状态。

当电桥平衡时,两个相邻的测量电阻器之间的电势差为零,可以测量未知电阻的值。

电桥原理的核心是基尔霍夫定律与欧姆定律。

基尔霍夫定律指出在闭合电路中,电流在节点处守恒,而欧姆定律则描述了电阻与电流和电压之间的关系。

惠斯顿电桥利用这两个原理来测量电阻的值。

实际测量时,通过调节电桥中的校准电位器,使电桥平衡,即两个相邻的测量电阻器之间的电势差为零。

此时可以通过测量电桥中各个电阻器的阻值以及已知电阻的值来计算未知电阻的值。

通常可以使用以下公式来计算未知电阻值:
R_1 / R_2 = R_3 / R_x
其中,R_1、R_2是已知电阻的值,R_3是测量电阻器的值,R_x是未知电阻的值。

惠斯顿电桥的特点包括精度高、灵敏度高、测量范围宽、结构简单等。

它广泛应
用于科学实验室、工程测量和电子设备测试等领域,是一种常用的电阻测量工具。

惠斯登电桥

惠斯登电桥

惠斯登电桥[目的]1.掌握用惠斯登电桥测量电阻的原理和方法;2.学习用交换法减小和消除系统误差;3.初步研究电桥的灵敏度。

[原理]惠斯登电桥(Wheatstone Bridge)是用于精确测量中值电阻(10—105 )的测量装置。

最简单直接的测量电阻的方法是伏安法。

用伏安法测量电阻时,通过测出流经电阻 R的电流 I和电阻两端的电位差 V,依据欧姆定律 R=V/I即可求出被测电阻值。

但这种方法存在较大的测量误差。

由于电表本身具有内阻,不论采用电流表内接还是外接,都不能同时准确测出流经电阻的电流 I和电阻两端的电位差 V,因而不可避免地存在线路本身的缺陷带来的误差,这个误差被称为电表的接入误差。

电表的接入误差是一个可定系统误差,如果我们能够事先确定电流表或电压表的内阻,就可以通过加修正值的办法消除此误差。

然而,伏安法测量中使用的电流表和电压表精度都不可能很高(电表的准确度等级最高为0.1级),由仪器误差限制带来的测量不确定度是无法减小的。

举例来说,如果电流表和电压表都是0.5级,被测电流和电压都是接近电表量程的二分之一,仅由于电表准确度等级限制带来的测量误差便可能达到1.5%。

用电桥法测电阻,实质是把被测电阻与标准电阻相比较,以确定其值。

由于电阻的制造可以达到很高的精度,所以电桥法测电阻可以达到很高的精确度。

电桥分为直流电桥和交流电桥两大类。

直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥。

惠斯登电桥是直流电桥中的单臂电桥;双臂电桥又称为开尔文电桥(Kelvin Bridge),适用于测量低电阻(10-6—10 )。

由于电桥测量法比较灵敏、精确、使用方便,它已被广泛地应用于电工技术和非电量的电测法等方面。

一.惠斯登电桥的线路原理惠斯登电桥的基本线路如图(9-1)所示。

它是由四个电阻R1,R2,R3,R x联成一个四边形ACBD,在对角线AB上接上电源E,在对角线CD上接上检流计G 组成。

接入检流计(平衡指示)的对角线称为“桥”,四个电阻称为“桥臂”。

惠斯登电桥的原理

惠斯登电桥的原理

惠斯登电桥的原理一、什么是惠斯登电桥惠斯登电桥(Wheatstone bridge)是一种用来测量未知电阻的电路,该电路由英国物理学家查尔斯·惠斯登(Charles Wheatstone)于1843年发明。

惠斯登电桥是一种平衡电桥,通过平衡原理来测量未知电阻。

二、平衡电桥的原理平衡电桥是基于平衡原理的一种电路,通过调节电桥的各个部分,使得电桥中的电流为零,从而达到平衡的状态。

惠斯登电桥也是一种平衡电桥。

惠斯登电桥由四个电阻和一个潜在变阻器(未知电阻)组成。

电桥的基本原理是通过调节电桥中的潜在变阻器,使得电桥中的电流为零,从而确定未知电阻的值。

当电桥中的电流为零时,可以使用已知的电阻值来计算出未知电阻的阻值。

三、惠斯登电桥的工作原理惠斯登电桥的工作原理可以通过以下步骤来解释:1.设置电桥的初始状态:将已知电阻分别接到电桥的两个相对端点上,并将未知电阻连接到电桥的两个相邻端点。

2.调节潜在变阻器:通过调节潜在变阻器的电阻值,使得电桥的电流为零。

3.检测电流为零的条件:使用电流表等仪器来检测电桥中的电流是否为零。

如果电流为零,则表示已经达到平衡状态。

4.计算未知电阻:根据已知电阻的阻值和电桥达到平衡时潜在变阻器的电阻值,可以使用惠斯登电桥的公式来计算未知电阻的值。

四、惠斯登电桥的公式惠斯登电桥的计算公式为:其中,R1、R2、R3为已知电阻的阻值,而R为未知电阻的阻值。

五、应用领域惠斯登电桥在科学实验、电子工程等领域有着广泛的应用。

1. 科学实验在科学实验中,惠斯登电桥被用来测量物质的电阻,从而获得有关材料特性的信息。

例如,在材料科学中,可以使用惠斯登电桥来测量材料的电导率、电阻率等。

2. 电子工程在电子工程中,惠斯登电桥被用来测量电路中的未知电阻。

通过测量电阻,可以更好地设计和优化电路,提高电路的性能。

惠斯登电桥还可以应用于传感器的设计和测试中。

3. 物理实验在物理实验中,惠斯登电桥被用来测量电阻与其它物理量之间的关系。

惠斯通电桥实验的原理及应用

惠斯通电桥实验的原理及应用

惠斯通电桥实验的原理及应用引言在物理学中,惠斯通电桥实验是一种用来测量电阻、寻找未知电阻以及检查电阻特性的实验方法。

该实验基于物理学家塞缪尔惠斯通于1843年发明的电桥,因此得名。

本文将介绍惠斯通电桥实验的基本原理以及现实生活中的应用。

我们将首先阐述实验的原理,然后探讨实验在不同领域的应用。

一、原理惠斯通电桥实验的原理基于电桥的平衡条件,即当桥路中的电流达到平衡时,通过不同的电阻测量和调节,可以计算出未知电阻的值。

1. 电桥的结构惠斯通电桥由四个电阻均匀的分支组成,通常分别用A、B、C、D表示。

A和B为已知电阻,C为未知电阻,D为可变电阻。

四个电阻分别构成了一个平衡的桥路。

2. 平衡条件当电桥达到平衡时,桥路上的电压差为零。

这意味着,在平衡条件下,桥路中的电流分布是均匀的,每个电阻上的电压降相等。

3. 计算未知电阻的值根据平衡条件,可以通过测量其他已知电阻的值,来计算未知电阻的值。

具体的计算公式根据实际电桥的结构和电流分布情况而异。

二、应用惠斯通电桥实验在现实生活中有许多应用,下面我们将介绍其中几个常见的应用领域。

1. 电阻测量惠斯通电桥实验被广泛应用于电阻的测量。

通过调节可变电阻,当电桥达到平衡时,可以计算未知电阻的值。

这在工程领域,特别是电子电路设计中非常重要。

2. 寻找未知电阻惠斯通电桥实验也可以用于寻找未知电阻。

通过实验中多次调节桥路达到平衡,可以逐步逼近未知电阻的准确值。

3. 电阻特性检查电阻的特性非常重要,包括电阻值、温度特性和频率特性等。

惠斯通电桥实验可以用于检查和测量电阻的这些特性,帮助工程师和科学家了解电阻的性能。

4. 传感器的校准许多传感器的工作原理涉及电阻的变化。

通过使用惠斯通电桥实验,可以校准传感器并确定其输出与电阻之间的关系,从而提高传感器的准确性和可靠性。

5. 生物学实验惠斯通电桥实验在生物学研究中也有应用。

例如,可以使用电桥来测量细胞的电阻或电导率,从而研究细胞的生物电活动。

惠斯登电桥测电阻惠斯登电桥测电阻

惠斯登电桥测电阻惠斯登电桥测电阻惠斯登电桥是一种经典的电子仪器,在电学领域有着广泛的应用。

它可以用来精确地测量电阻、电容和电感等电性参数。

惠斯登电桥的测量原理是通过电桥平衡技术,通过调节电桥电路的不同参数,使其进入平衡状态,从而得到待测元件的电学参数。

本文将详细介绍惠斯登电桥测电阻的原理、结构和操作步骤。

一、惠斯登电桥测电阻原理惠斯登电桥测电阻的原理是利用电桥平衡技术,通过电源提供电流,待测电阻和标准电阻作为两个分支连接到电桥的两个端点上,另外两个分支则分别是调节电阻和灵敏电流表。

电桥的平衡条件是:这四个分支中的电势差均相等,即U1/U2=R1/R2。

当达到平衡状态时,调节电阻的电阻值等于待测电阻的电阻值。

惠斯登电桥一般由五个部分组成:电源、测量元件、调节电阻、灵敏电流表和电桥总体结构。

其中,电源为电桥提供所需的电流;测量元件是带测量的被测电阻元件;调节电阻和灵敏电流表分别用来调节和测量电桥中的电流和电压;电桥总体结构则是将以上的精密部分组合在一起,以保证测量精度。

1、将各组件按照电桥图连接,在调节电阻的两端间接一个小开关,将它断开。

2、将调节电阻R3中值设置为10KΩ,用一个万用表将其标记一下。

3、将灵敏电流表接到电桥中。

4、将所有开关关闭,将被测电阻Rx接入到电桥中。

如果Rx需要进行头尾测量,则需要将万用表接在Rx的两端。

5、将断路开关合上,并根据各桥臂的元件值,调节灵敏电流表中的极限电流和灵敏电流表的电流调整旋钮,以便使电流表的读数不大于1/2量程。

6、调节调节电阻R3,使灵敏电流表指针在中心的位置。

8、将灵敏电流表中的最新读数记下,然后关闭开关。

9、利用公式计算出被测电阻Rx的电阻值,计算公式:Rx=R2(R3/R4)。

10、根据需要重新调整R3的值,并进行测量。

四、结语惠斯登电桥是电学中一种十分经典的测量仪器,其原理简单,测量精度高,使用方便,非常适合用于测量各种电性参数。

通过学习本文的介绍,大家应该能够明确了解惠斯登电桥测电阻的原理、结构和操作步骤,从而可以更好地使用该仪器进行电阻的测量。

惠斯通电桥的原理及应用

惠斯通电桥的原理及应用1. 惠斯通电桥的简介惠斯通电桥(Wheatstone Bridge)是一种常用的电路测量仪器,用于测量电阻的值。

它由英国物理学家惠斯通于19世纪中叶发明,通过比较两个电阻之间的电势差来确定未知电阻的值。

2. 惠斯通电桥的原理惠斯通电桥是基于电流的分压原理。

它由两个相互平行的分支电路(称为“比较支路”)和两个相互平行的相等电阻连接而成。

其中一个相等电阻连接着未知电阻,另一个相等电阻连接着已知电阻。

在两个分支电路之间连接一个电池和一个测量电压的仪器,形成一个桥电路。

通过调节已知电阻的大小,使桥电路平衡,即使得测量电压为零。

此时:•未知电阻与已知电阻之比等于两个分支电阻之比。

这个关系可以写成如下的方程式:R_1 / R_2 = R_3 / R_x其中,R_1、R_2为已知电阻,R_3为测量电阻,R_x为未知电阻。

3. 惠斯通电桥的应用惠斯通电桥广泛应用于电阻、电感、电容等物理量的测试和测量,以及许多仪器的校准。

下面是一些惠斯通电桥的应用例子:3.1 电阻测量惠斯通电桥可以用于测量任意未知电阻的值。

通过调节已知电阻的大小,使桥电路达到平衡,即可确定未知电阻的值。

3.2 温度测量热敏电阻是一种与温度变化相关的电阻元件。

惠斯通电桥可以用于测量热敏电阻的电阻值,从而间接测量温度。

通过将热敏电阻与已知电阻组成惠斯通电桥,根据电桥平衡时的电阻比例关系,可以计算出温度。

3.3 制片机检测惠斯通电桥可以用于制片机中的电阻检测。

制片机是一种常用于检测半导体元件电阻值的仪器,通过调节电桥的平衡,检测半导体元件中的电阻值是否在合理范围内。

3.4 湿度测量湿度传感器是一种测量空气中湿度的装置。

通过将湿度传感器与已知电阻组成惠斯通电桥,根据电桥平衡时的电阻比例关系,可以计算出湿度。

3.5 溶液浓度测量惠斯通电桥可以用于测量溶液中溶质的浓度。

通过将溶液与电解质电阻器相连,根据电桥平衡时的电阻比例关系,可以计算出溶质的浓度。

惠斯通电桥原理、计算公式及应用

惠斯通电桥原理、计算公式及应⽤惠斯通电桥原理、计算公式及应⽤1. 电阻桥定义解释惠斯通电桥是由四个电阻组成地电桥电路,这四个电阻分别叫做电桥地桥臂,惠斯通电桥利⽤电阻地变化来测量物理量地变化,单⽚机采集可变电阻两端地电压然后处理,就可以计算出相应地物理量地变化,是⼀种精度很⾼地测量⽅式.其电路形式如下图所⽰.在电桥中有三个电阻阻值是固定地分别为R1, R2, R3,第四个电阻是可变地为Rx, Rx发⽣变化时,图中B,D两点之间地电压发⽣变化,通过采集电压地变化就可以知道环境中物理量地变化,⽽从实现测量地⽬地.下⾯举例介绍电桥电路地计算⽅式.2. 电阻桥相关计算假设流过R1, R2桥臂地电流为11,流过R3, Rx桥臂地电流为12,电桥供电电压为VCC如下图所⽰.Ri 疗星W通过欧姆定律可以计算出每个电阻两端地电压.在R1和R2这两个桥臂上,R1, R2将VCC电压分压,R2电阻两端得到地电压即为VI;在R3和Rx这个桥臂上,R3, Rx将VCC电压分压,R3电阻两端得到地电压即为V2.下⾯分别⽤欧姆定律计算V1和V2.流过电阻R1和R2地电流11:R3两端地电压:R3V2 = I2XR3=VCCX^-. V1和V2地电压差:II = VCC R1 + R2"R2两端地电压V1VI = Il X R2 = VCCX R2R1 + R2www ? d i angon. cam流过电阻R3和Rx 地电流I2:12 = VCCR3 + RxR3 X ”⼴ z R2 RX-R3-R1 R3angocom由此可以看出:如果4个电阻都相等,即 R 仁R2=R3=Rx 那么△ V=0,即电桥处于平衡状态;Rx 发⽣变化会导致AV 发⽣变化;3. 电阻桥地应⽤在实际使⽤中,我们通常将其中三个电阻值固定,⽽将另外⼀个电阻换成热敏电阻、压敏电阻、PT100等,这时候就可以⽤电桥来测物理量了 .如果将PT100接⼊电桥,随着环境温度地变化, PT100 地阻值发⽣变化导致 AV 发⽣变化,将差分电压AV 通过差分运放放⼤后进⼊单⽚机地AD 采样,再对照PT100地电阻-温度对应表就可以知道当前环境地温度了 .AV = VI - V2 = VCC X / R2 I R 1 + R2版权申明本⽂部分内容,包括⽂字、图⽚、以及设计等在⽹上搜集整理.版权为个⼈所有This article in eludes someparts, in cludi ng text, pictures, and desig n. Copyright is pers onal own ership. b5E2RGbCAP ⽤户可将本⽂地内容或服务⽤于个⼈学习、研究或欣赏,以及其他⾮商业性或⾮盈利性⽤途,但同时应遵守著作权法及其他相关法律地规定,不得侵犯本⽹站及相关权利⼈地合法权利.除此以外,将本⽂任何内容或服务⽤于其他⽤途时,须征得本⼈及相关权利⼈地书⾯许可,并⽀付报酬.p1EanqFDPwUsers may use the contents or services of this articlefor pers onal study, research or appreciati on, and other non-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisi ons of copyright law and other releva nt laws, and shall n ot infringe upon the legitimate rights of this website and its releva nt obligees. In additi on, when any content or service of this article is used for other purposes, writte n permissi on and remun erati on shall be obta ined from the pers on concerned and the releva nt obligee. DXDiTa9E3d转载或引⽤本⽂内容必须是以新闻性或资料性公共免费信息为使⽤⽬地地合理、善意引⽤,不得对本⽂内容原意进⾏曲解、修改,并⾃负版权等法律责任.RTCrpUDGiTReproducti on or quotatio n of the content of this articlemust be reas on able and good-faith citati on for the use of n ews or in formative public free in formatio n. It shall notmisinterpret or modify the original intention of the contentof this article, and shall bear legal liability such ascopyright. 5PCZVD7HXA。

简述惠斯登电桥测量应变基本原理

简述惠斯登电桥测量应变基本原理
摘要:
1.惠斯登电桥简介
2.应变片的工作原理
3.惠斯登电桥测量应变的原理
4.惠斯登电桥的应用领域
5.总结
正文:
一、惠斯登电桥简介
惠斯登电桥(Wheatstone Bridge)是一种常用的测量电阻值的电路,由英国科学家查尔斯·惠斯登于1842年发明。

它是一种灵敏、精确的电阻测量方法,广泛应用于各种测量领域。

二、应变片的工作原理
应变片(Strain Gage)是一种将机械应变转换为电信号的传感器。

当应变片受到外力作用时,其电阻值会发生改变。

这一特性使得应变片可以用于测量受力物体的应变程度。

三、惠斯登电桥测量应变的原理
惠斯登电桥测量应变的基本原理是将应变片与电阻器连接在一起,形成一个闭合电路。

当应变片受到外力作用时,其电阻值发生变化,从而影响电路中的电流。

通过测量电流变化,可以计算出应变片的电阻变化,进而得到受力物体的应变程度。

四、惠斯登电桥的应用领域
惠斯登电桥在各种测量领域具有广泛的应用,如测量材料的弹性模量、测定桥梁和建筑物的结构安全、检测机械设备的运行状态等。

它具有测量精度高、可靠性好、结构简单等优点。

五、总结
总之,惠斯登电桥作为一种精确的电阻测量方法,在应变测量领域具有广泛的应用。

通过了解其工作原理和应用,我们可以更好地利用这一技术为实际工程问题提供解决方案。

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惠斯登电桥的原理与应用
大学物理基础性实验
乐山电大幸荣安
【摘要】惠斯登电桥是大学物理基础性实验之一。

教学辅导中发现,在理工科中,不同专业的学员,对惠斯登电桥原理的学习要求各不相同,有的专业学员对惠斯登电桥原理只作一般性了解和使用;而电子工程技术类的学员则作一般性了解和使用外,还要求对每一个原理在其它项目中的应用。

本文对惠斯登电桥原理作了一般性的论证分析外,还对对惠斯登电桥原理在温度控制技术作了入门式讨论分析。

【关键词】惠斯登电桥交换测量法热敏电阻
这里介紹一种測量电阻值大小的方法,這种方法称为惠斯登电桥測量法。

它的特別之处,是在于精确、精細,几乎省去人在判读時所形成的誤差。

並且由于它的精細,我們要用它去測量电阻阻值和測量电阻随温度变化的情形,也就是电阻的温度系数。

究竟惠斯登电桥是如何能够达到精确、精細的功能?以下就来了解它的原理。

一、惠斯登电桥(平衡电桥)测电阻的原理. 惠斯登电桥原理图1中,接通电源,调节
电桥平衡,即调节电桥四个“臂”R1、R2、R3、Rx,当检流计G的指针指零,B、D 两点电位相等,则有
式称为比率k。

箱式惠斯登电桥的比率K有0.001,0.01,0.1,1, 10,100,
1000七档。

根据待测电阻Rx大小选择K,调节R3使检流计G为零,
由R x = KR3求出待测电阻Rx值。

电流计G 的B、D两点电位
(7--2)
(7--3)
由上式看出,当R1R3= R2R x时,电流计G 的B、D两点电位差Uo=0,电桥处于平衡,这就是惠斯登电桥。

二、箱式惠斯登电桥的结构线路(以QJ23型箱式直流单臂电桥为例)图(a)
分析箱式惠斯登电桥的结构线路.提示: 当比率转换开关K连接到0.001的挡位时, R1代表一只电阻的值,而R2代表7只电阻串联值.在不同的挡位时,R1 R2所代表的电阻串联值.各不相同.Rx:被测电阻接线柱R3:由四个可变电阻箱串联组成.每个可变电阻箱的挡位X1Ω、X10Ω、X100Ω、X1000Ω构成.箱式惠斯登电桥的操作法1.检流计的指针作调零处理.
2.确定待测量电阻的大致数值,在Rx被测电阻接线柱间接上被测量电阻.
3.根据被测量电阻的大小值选定比率转换开关K连接的挡位.
4.测量时用跃接法按下"B"和"G"按钮(按下后立即
松开),若指针偏向"+"方向.则增加R3的数值;若指针偏向"-"方向,则减小R3的数值,反复调节直至电桥平衡.
5.测量有感电阻(如电机、变压器等)时,应先接通"B"和后接通"G"按钮,断开时应先放开"G"再放开"B".
6.使用完毕,必须断开"B"和"G"按钮,并且将检流计的联接片接在"内接"位置,也保护检流计.
2.箱式惠斯登电桥的结构(以QJ23型箱式直流单臂电桥为例) 版面布置图. 图(B)
三、测量方法
1.在被测电阻位置接待测电阻Rx按惠斯登电桥的操作方法直接测量.
2.交换测量法:
当比率K不变,R x和R3的位置相互交换,得到R`3= K R x , R`3是交换后电桥平衡的新值,将Rx=KR3和R`3=KRx两式整理得
得到的结果与比率K系统无关,说明此法可以抵消系统误差的影响.
四、惠斯登电桥原理在温度控制技术中的应用
惠斯登电桥原理的应用:惠斯登电桥可以测量电阻、电容、电感、温度、频率、及压力等许多物理量,同时广泛应用在自动控制技术中.
3.惠斯登电桥原理在温度控制技术中的应用若R1、R2、R3为固定电阻,Rx为热
敏电阻,即随温度变化的电阻,Rx=R (t)。

设室温t= t0时,Rx= Rx0,当温度t = t0+
Δt时,Rx = Rx0+ΔRx,由(4-22-3)式求得电压Uo为:
(7--4)
在室温t0时要预调平衡,即调节R1、R2和R3,使R1R3=R2Rx0,则(4-22-4)式变为:
(7--5)
若Rx电阻变化很小,ΔRx<< R1、R2、R3,则(4-22-5)式分母中ΔRx项可以略去,(7--5)式变为:
(7--6)
这个电压Uo是温度升高引起的,可以用这个电压Uo去控制温度调控设备。

五、惠斯登电桥各桥臂之间的三种典型情况,下面分别进行分析讨论:
①等臂电桥:R1=R2=R3=Rx0 ,(7--6)式变为:
(7--7)
②输出对称电桥(电流计端等臂),也称卧式电桥:当R1=Rx0,R2=R3,且R1≠
R3,(7--6)式变为:
(7--8)
③电源对称电桥(电源端等臂),也称为立式电桥:当R1=R2,R3=Rx0,且R1≠
R3,(4-22-6)式变为:
(7--9)
由上三式可以看出,当ΔRx << R1、R2、R3 时,三种电桥的输出电压Uo 均与成线性关系. 若Rx0、ΔRx相同情况下,等臂电桥、卧式电桥输出电压Uo比立式电桥输出电压Uo高,故灵敏度也高;而立式电桥测量范围大,从(7--9)式中的
(7--10)
项看出可以通过选择R1、R3来扩大测量范围,R1、R3差距越大,Rx测量范围也越大。

而测量电压Uo后,计算出ΔRx,从而求得Rx= Rx0+ΔRx 。

六、思考题
1、了解惠斯登电桥的原理和桥式电路的特点;
2、学会使用电桥测电阻的方法;
3、学会消除系统误差的一种方法-------交换测量法
4.平衡电桥与非平衡电桥有哪些不同?
5.什么时候用平衡电桥测电阻较好,什么时候用非平衡电桥测电阻较好?
6.非平衡电桥中立式桥为什么比卧式桥测量范围大?
7.若用惠斯登平衡电桥测出一只热敏电阻在常温下的阻值,当温度升到50°C时,电阻值增加多少并绘制Rx- t曲线,再计算出电阻温度系数α(=K/R0)的测量值。

参考文献??普通物理学实验讲义? 作者钱昆明张少刚? 电工手册? 作者电工手册编写组。

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