非平衡电桥
非平衡直流电桥
非平衡直流电桥一、实验内容：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（卧式电桥）测量电阻的基本原理和操作方法；3. 用直流单臂电桥测量室温铜电阻；4. 用非平衡直流电桥电压输出方法（卧式电桥）测量各温度铜电阻及电阻温度系数。
二、实验仪器：FQJ-Ⅲ型教学用非平衡直流电桥FQJ非平衡电桥加热实验装置实验装置三、实验原理：1.单桥的原理（惠斯登电桥）图1惠斯登电桥原理图1中，通电后调节R 3若检流计无电流流过，电桥平衡，有测量公式：2. 非平衡电桥原理（卧式电压电桥）图2非平衡电桥原理对于电压表而言，其内阻g R 很大，可认为g R ∞→，于是0=g I ，有：对于4231R R R R =,00=U ,固定1R 、2R 、3R ,取R R R ∆+→44，上式变为：对于卧式电桥R R R ==41，R R R '==32，R R '≠,上式变为：于是测量表达式为：四、实验步骤：1. 用直流单臂电桥测量室温铜电阻S1）将“双桥量程倍率选择”开关置于“单桥”位置，“功能、电压选择”开关置于“单桥(5V)”或“单桥15V ”，并接通电源。
2）在“R x ”与R x1之间接上被测电阻，R 3测量盘打到与被测电阻相应的数字，按下G 、B 按钮，调节R 3，使电桥平衡(电流表为0)。
3）记录R 3和室温。
2. 用卧式电桥测量各温度铜电阻及电阻温度系数1）确定各桥臂电阻值。
设定室温时之铜电阻值为R 0(由步骤1测得)使R=R 1=R 4=R 0，选择R ′=R 2=R 3=30Ω(供参考，可自行设计)2）预调平衡，将待测电阻接至R x ，R 2，R 3调至30Ω，R 1调至R 0，功能转换开关转至电压输出，G 、B 按钮按下，微调R 1使电压U 0=0。
3）开始升温，每5℃测量1个点，同时读取温度t 和输出U 0(t)。
五、数据记录和数据处理：1. 直流单臂电桥测量室温铜电阻2. 卧式电桥测量各温度铜电阻s U ＝ 0R (室温)＝注：)(Ω∆R 根据测量表达式计算，式中0R R =在坐标纸上以℃）(t 为横坐标、)(t R 为纵坐标作图，根据所作直线求斜率k 和截距，截距即为0℃时铜的电阻0R '，铜的电阻温度系数α)1()(0t R t R α+'=六、注意事项：1. 实验开始前，所有导线，特别是加热炉与温控仪之间的信号输入线应连接可靠。
非平衡电桥
,)，即，则电桥失去平衡，。
，根据电桥平衡条件：，则当时，略去分母，有：<<1时，非平衡电桥输出电压与成线性关系。
由（，，四臂输入时电桥的电压输出特性在惠斯登电桥电路中，若电桥的四个臂均采用可变阻接入相邻桥臂内，而将两个变化量符号相同的可变电阻接入相对桥臂内，这种电桥电路称为全桥差动电路。
对于全桥差动电路，通常采用对称元件，且可以证明，全桥差动电路的输出电压为：电桥的输出电压灵敏度为：故障分析1.检查电路是否接对：（1）稳压电源的正负极是否接反，其中红色接线柱是正极，黑色接线柱是负极。
开关是否打开，是否把输出电压调到6.00V。
（2）电压表应水平放置，接通电源之前要先进行机械调零，正负极是否接反，量程是否选择正确。
（3）电阻箱应接最左边和最右边两个接线柱，是否有按实验操作的要求预置阻值。
（4）数字多用表的正极接电路中的A点，负极接B点。
2.若接通电源之后，电压表指针向零的负方向偏转，则可能是电压表的正负极接反。
3.若数字多用表读数为零或读数不变，则可能是导线接头虚焊或导线内部断开。
这时，可另外拿一条导线接通每条导线，看读数是否有变化。
4.若数字多用表在电桥平衡时读数不为0，而为某一正值，在测量过程中转为负值，则可能是数字多用表的正负极接反。
5.如果数字多用表显示闪烁的〝0000〞时,表明测量的数据值超出了所选择的量程范围,此时应立即将量程键切换至最高档,若仍然显示闪烁的〝0000〞,则应立即拔出输入线,检查被选择的功能键是否出现错误或有其它故障(如输入电压过大或内部故障等).1．每次测得的读数都要减去零点修正值(即调电桥平衡时,数字多用表所读的正的最小值). ???2.在同一直角坐标纸上以为横坐标、为纵坐标分别作出单臂输入（K=1，0.1，5）、双臂输入、四臂输入时电桥的电压输出特性图线。
3.用图解法分别求出在每种情况下电桥的输出电压灵敏度（即电压输出特性图线的斜率），并与理论输出电压灵敏度作比较分析。
实验报告非平衡电桥
实验报告非平衡电桥
实验目的：
1. 了解非平衡电桥的工作原理。
2. 掌握非平衡电桥的搭建和校准方法。
3. 运用非平衡电桥进行精密电阻测量。
实验器材：非平衡电桥实验仪、标准电阻箱、高灵敏万用表、多比较仪、导线等。
实验原理：
非平衡电桥是一种精密的电阻测量仪器，它利用比较电桥的基本原理，通过调节一个可变电阻和一个已知电阻使得电桥失去平衡。
此时根据电桥失去平衡的条件，即可求出未知电阻值。
电阻箱中的标准电阻为比较电桥中已知电阻，测量电路中的不平衡电位差与标准电阻比值即可得到待测电阻值。
实验步骤：
1. 搭建非平衡电桥实验电路如图。
2. 将待测电阻接入电路中，调节可变电阻使得电桥失去平衡，记录电桥失去平衡时的电位差值U。
4. 根据电桥失去平衡的条件，利用U与标准电阻的比值计算待测电阻值。
5. 重复上述步骤，直至取得较为精确的电阻值。
实验结果：
根据实验得到的数据，利用公式计算出待测电阻值为R=XXX欧姆。
实验分析：
非平衡电桥相比于其他电阻测量仪器，具有精度高、测量精度可调、适用范围广等优点。
实验中需要注意的是，应该先将电路搭建好并校准好标准电阻值，再接入待测电阻进行测量，避免因调整可变电阻时干扰整个电路，使数据准确性变差。
结论：
本次实验主要是通过使用非平衡电桥实验仪，掌握了非平衡电桥的搭建和校准方法以及精密电阻测量方法。
通过实验，我们了解了非平衡电桥的工作原理，掌握了实验中需要注意的事项，并获得了一定的实际操作经验。
非平衡电桥
1000 …… 1160 1180 1200
ΔR=R4−R0 (Ω)
……
0
……
δ=ΔR/R0
……
0
……
Ug (mV)
……
0
……
（4） 根据公式（3）过原点作一条直线（斜线），并与实际测量的 Ug ∼ δ曲线比较，得
出 Ug ∼ δ的线性范围。
即：测算
R4
的取值范围，使有
实验目的 （1） 了解非平衡电桥的组成和工作原理，以及在实际中的应用。 （2） 学会用外接电阻箱法研究非平衡电桥的输出电压与电阻应变量之间的关系，通 过作图研究其线性规律。 （3） 了解桥臂电阻大小对非平衡电桥的灵敏度和线性范围的影响，学会根据不同的 测量需求来选择合适的桥臂电阻。 （4） 学会利用非平衡电桥测量 Cu 丝的电阻温度系数。
理论线性范围的计算可以通过公式（2）和（3）来得到。给定某一ΔR 由公式（2）可
以计算得到一个 Ug，由公式（3）可以得到 Ug’，比较 Ug 与 Ug’可知道它们差别是否超过自身
大小的 5%，来计算出δ值范围（即： − 10 ≤ δ ≤ 10 ）。
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2. 直流非平衡电桥的线性范围
公式（3）是δ比较小的时候的一个近似公式，当δ比较大的时候该公式不成立。当ΔR
在 0 值附近一个近似对称的正负小区间内，根据公式（2）和（3）分别计算所得的 Ug 和 Ug’，
它们之间的差值与自身的值比较时，≤ 5%，可以认为在此区间内满足线性要求。这样根据实
测 Ug 值可以使用近似公式（3）直接来计算ΔR。
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思考题
1. 简述直流非平衡电桥与直流平衡电桥的关系。 2. 为什么在实验内容 1 中，ΔR 的绝对值相同时，Rx 小于 1000Ω 时的 Ug 比大于 1000Ω
一文看懂非平衡电桥和平衡电桥的区别
一文看懂非平衡电桥和平衡电桥的区别
电桥一般分线式电桥和箱式电桥，其原理基本上是一样的，就是一组接有好多电阻和电表的电路图，当线路某两个特定的接点的电势相等时，就称其平衡电桥，常用它来精确地测电阻。
有平衡电桥与不平衡电桥两种。
什么是非平衡电桥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。
非平衡电桥的桥路形式1、等臂电桥
电桥的四个桥臂阻值相等，即R1=R2=R3=RX0；其中RX0是RX的初始值，这时电桥处于平衡状态，U0=0。
2、卧式电桥也称输出对称电桥
这时电桥的桥臂电阻对称于输出端，即R1= R3，R2= RX0，但R1≠R2
3、立式电桥也称电源对称电桥
这时从电桥的电源端看桥臂电阻对称相等即
4、比例电桥
这时桥臂电阻成一定的比例关系，即R1=KR2，R3=KRX0或R1=K R3，R2=K RX0，K为比例系数。
实际上这是一般形式的非平衡电桥。
非平衡电桥的输出非平衡电桥的输出接负载大小分类又可分为两种。
一种是负载阻抗相对于桥臂电阻很大，如输入阻抗很高的数字电压表或输入阻抗很大的运算放大电路；另一种是负载阻抗较小，和桥臂电阻相比拟。
后一种由于非平衡电桥需输出一定的功率，故又称为功率电桥。
根据戴维南定理，图1所示的桥路可等效为图2（a）所示的二端口网络。
直流非平衡电桥实验报告
直流非平衡电桥实验报告直流非平衡电桥实验报告引言：直流非平衡电桥是一种常用的电路实验装置，用于测量电阻、电容和电感等元件的参数。
本实验旨在通过搭建直流非平衡电桥电路，测量未知电阻的阻值，并探究电桥在不同条件下的工作原理和特性。
实验装置和原理：实验所需装置包括直流电源、电阻箱、电桥、万用表等。
电桥由两个相互平行的电阻分支和两个相互垂直的电阻分支组成。
当电桥电路中电流平衡时，称为平衡状态，此时电桥两侧电压相等，电桥不会有输出电压。
而当电桥电路中存在非平衡时，即电桥两侧电压不等，电桥会产生输出电压，通过测量输出电压的大小可以得到未知电阻的阻值。
实验过程：1. 搭建电桥电路：将电阻箱与电桥的相应分支连接，将未知电阻与电桥的其他分支连接，将电源与电桥连接。
2. 调节电阻箱的阻值：通过改变电阻箱的阻值，使电桥电路达到平衡状态。
3. 测量输出电压：使用万用表测量电桥输出端的电压值，记录下来。
4. 计算未知电阻的阻值：根据实验所用电桥的参数和测得的输出电压值，利用相关公式计算未知电阻的阻值。
实验结果与分析：经过一系列的实验操作和测量，我们得到了一组实验结果。
根据这些数据，我们可以进一步分析电桥的工作原理和特性。
首先，我们可以观察到电桥的平衡状态与非平衡状态之间的差异。
在平衡状态下，电桥两侧电压相等，电桥不会有输出电压。
而在非平衡状态下，电桥两侧电压不等，电桥会产生输出电压。
这说明电桥的工作原理是基于电压差的测量，通过测量电桥两侧的电压差来判断电路中是否存在非平衡。
其次，我们可以观察到电桥输出电压的变化规律。
当电桥电路中存在非平衡时，输出电压的大小与非平衡程度成正比。
即非平衡越大，输出电压越大。
这说明电桥的输出电压可以作为一个定量的指标，用来衡量电路中非平衡的程度。
最后，我们可以利用实验结果计算未知电阻的阻值。
根据电桥的参数和测得的输出电压值，我们可以利用相关公式进行计算。
这样，我们就可以通过电桥实验来测量未知电阻的阻值，从而实现对电阻元件的参数测量。
非平衡电桥
3. 利用你搭建的直流非平衡电桥，测量 Cu 丝的电阻以及随温度的改变值，并计算铜丝的 电阻温度系数（在 20℃时）。 （1） 取桥臂电阻为 50Ω（为什么？），用 Keithy2000（精度可以到 1µV，使用最小量 程 100mV）来测量电压 Ug。保持恒压源输出电压为 2.0 V，微调 R3 使电桥平衡 （即：使 Ug 尽可能地小，接近于或小于 0.01mV），记录对应的 Ug0min。 （2） 把 3m 长，直径为 0.60mm 的 Cu 丝（漆包线，电阻率 ρ= 1.687×10-8 Ω · m）串联 到 R4 所在的桥臂上。把 Cu 丝放到冷水杯子中，用温度计测量水温，测量并记录 当前水温下 Ug 值。并与没有串联 Cu 丝时 Ug0min 比较，计算 Cu 丝的当前温度下 的电阻值 R’ （暂时可不计算，继续下面的测量）。 （3） 用加热台对杯子进行加热，铜丝温度缓慢上升。每隔 5℃记录一下对应的 Ug 值， 直到 85℃为止。
SU 绝=对
U=g ∆R
1 US 4 R0
SU相=对
Ug= ∆R / R 0
US 4
在平衡态附近，即δ → 0时，输出电压的灵敏度称为零点灵敏度S0
2. 直流非平衡电桥的线性范围
公式（3）是δ比较小的时候的一个近似公式，当δ比较大的时候该公式不成立。当ΔR4
在 0 值附近一个近似对称的正负小区间内，根据公式（2）和（3）分别计算所得的 Ug 和 Ug’，
直 流 非 平 衡 电 桥 2017 年 09 月改编
非平衡电桥实验报告
非平衡电桥实验报告实验目的：1.掌握非平衡电桥实验的基本原理和方法。
2.熟练掌握非平衡电桥实验仪器的使用方法。
3.研究非平衡电桥的工作原理，并了解其在实际应用中的意义。
实验原理：非平衡电桥是一种通过测量电桥中电流的方法来确定未知电阻的实验装置。
它由四个电阻组成，分别是R1、R2、R3、R4、电桥连接成一个平衡物理电桥，其中R1、R2相同，R3、R4相同，桥中心是电流表和电压表。
当电桥平衡时，电流表显示的电流值为零。
实验器材：1.电桥实验仪2.电流表3.电压表4.电阻器实验步骤：1.将实验仪器接线好，按照电桥连接图的方式将电阻器连接至电桥中。
注意要保证电桥的平衡。
2.通过调节电阻器的阻值，使电桥平衡，并记录下此时电流表和电压表的读数。
3.更改一个电阻器的阻值，观察并记录下此时电流表和电压表的读数。
4.重复步骤3，更改其他电阻器的阻值，并记录相应的读数。
5.根据实验数据计算出各个电阻器的阻值，并与标准值进行比较。
实验结果与分析：根据实验记录的数据，我们可以计算出各个电阻器的阻值，然后与标称值进行比较。
如果测量值与标称值相差较大，则可能出现实验仪器的误差，或者电阻器本身质量不好。
如果测量值与标称值相差较小，则说明实验仪器的准确度较高，并且电阻器的质量较好。
实验注意事项：1.使用仪器时要小心操作，避免给仪器造成损坏。
2.在调节电桥平衡时要小心操作，避免误操作导致电桥烧坏。
3.在更改电阻器阻值时，要注意调节的幅度，避免导致电桥失去平衡。
4.实验过程中要注意记录实验数据，并及时进行数据处理和分析。
实验结论：通过非平衡电桥实验，我们可以准确地测量电阻器的阻值，并借此了解到非平衡电桥的工作原理。
非平衡电桥在实际应用中具有广泛的意义，可以用于测量和校准电阻器的阻值，并帮助我们确定电路中未知电阻的数值。
这对于电路设计和电子工程领域非常重要。
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实验原理：直流电桥是一种精密的非电量测量仪器，他的基本原理是通过桥式电路来测量电阻。
按电桥的测量方式可分为平衡电桥和非平衡电桥两类，非平衡电桥的基本原理是通过桥式电路来测量电阻的，但测的是电桥输出的不平衡电压，经过运算处理才能得到的电阻值，从而可得到引起电阻变化的其他变化物理量，如温度，压力，形变等，因而可以测量连续变化的物理量，具有重要的应用价值。
FQJ-Ⅲ型教学用非平衡直流电桥包括单臂直流电桥，双臂直流电桥，非平衡直流
电桥。
电桥分类：
(1)等臂电桥：R1=R2=R3=R4
(2)输出对称电桥，也称卧式电桥：R1=R4=R, R2=R3=R′。
且R≠R′。
(3)电源对称电桥，也称为立式电桥：R1=R2=R′，R3=R4=R,且R≠R′。
本实验中测R x采用电源对称电桥（立式电桥）：即R1=R2 R3=R4
摘要：本实验主要通过使用非平衡电桥来测量电阻，学会用非平衡直流电桥电压输出方法测量电阻变化量的基本原理和操作方法，学习与初步掌握非平衡电桥的设计方法。
通过实验得出铜电阻与温度的关系。
从该实验中学到会引起电阻变化的一些物理量，比如：温度，压力，形变等。
通过做该实验还能丰富物理实验的
内容。
非平衡电桥往往和一些传感元件配合使用．某些传感元件受外界环境（压力、温度、光强等）变化引起其内阻的变化，通过非平衡电桥可将阻值转化为电流输出，从而达到观察、测量和控制环境变化的目的．
本实验所用到的传感元件有：铜电阻、热敏电阻、Pt 电阻和光敏电阻等，它们的阻值会随着温度或光强的变化而变化．
【实验目的】
1 ．学习非平衡电桥的工作原理；
2 ．学习和掌握非平衡电桥的应用；
3 ．学习一些传感器的工作原理和不同的测量电路．
【【实验仪器】
实验接线板，控温仪，稳压源，恒流源，数字万用表，Zx21 型旋转式电阻箱，传感元件（铂电阻，铜电阻，热敏电阻和光敏电阻），保温瓶，100 Ω /5 W 可变电阻器和精密电阻等．
1 ．控温仪：0 ～200 ± 1 ℃，测量精度0.1 ℃．
2 ．恒流源：当负载电阻在一定范围内变化时，输出电流保持不变，电流稳定度为1% ．
3 ．稳压源：电压变化范围为0 ～15 V ．
4 ．铂电阻：本实验选用Pt100 ，它被广泛用来测量－200 ～850 ℃范围的温度．它具有准确度高、灵敏度高、稳定性好等优点．在0 ～100 ℃范围内近似有R t = R 0 (1 + A t ) ，其中 A 为正温度系数，约为 3.8
5 × 10 -3 ℃-1 ，R 0 为0 ℃时铂电阻的阻值，允许通过的最大电流I m ＜2.5 mA ．
5 ．铜电阻：－50 ～150 ℃的范围内有R t = R 0 （1 + A t + B t 2 + C t 3 ），R 0 为0 ℃时铜电阻的阻值，A = 4.28899 × 10 -3 ℃-1 ，B = －2.133 × 10 -7 ℃-2 ，C = 1.233 × 10 -9 ℃-3 ．在0 ～100 ℃范围内近似有R t = R 0 (1 + A t ) ，允许通过的最大电流I m ＜4 mA ．
6 ．热敏电阻：热敏电阻由半导体材料制成，用其可制成半导体温度计，主要用来测定- 100 ～300 ℃间的温度，有R T = R 0 exp[B （1/ T -1/ T 0 ）] ，其中R T 和R 0 分别为温度T （K ）和T 0 （K ）时的电阻值，B 为热敏电阻的材料常数．本实验选用MF51 型热敏电阻，B = 2700 ～4100 K ，25 ℃时，R T ≈ 3.3 k Ω．允许通过的最大电流I m ＜0.4 mA ．
7 ．光敏电阻：允许通过的最大电流I m ＜0.1 mA ．
【实验内容】
在了解实验室所给条件的基础上，利用非平衡电桥实现以下设计：
1 ．设计制作一铂电阻（Pt100 ）数字温度计，测温范围0 ～100 ℃，输出电压范围0 ～50 mV 要求最大误差小于0.5 ℃．
2 ．制作一铜电阻温度计，测温范围0 ～100 ℃，输出电压范围0 ～50 mV ，要求最大误差小于0.5 ℃．
3 ．制作一热敏电阻温度计，测温范围0 ～100 ℃，输出电压范围0 ～100 mV ．
4 ．利用光敏电阻制作一光强计，光强范围10 ～1500 lux ，输出电压范围0 ～100 mV ．
【注意事项】
1 ．每次实验接线后，要仔细检查线路．接线要牢固、整齐；
2 ．水烧开时应注意避免烫伤；
3 ．设计的参数应与所给元件的允许值相匹配．
【思考题】
1 ．什么是平衡电桥？什么是非平衡电桥？
2 ．对于铂电阻、铜电阻，在设计电路时，实验中哪些因素会引起输出电压与温度变化的非线性误差？请事先计算出可能引起的测量误差．你准备采取什么措施？
3 ．请根据图1 和图2 从理论上分析，与二线制接线法相比，三线制接线法为何能减小测量误差？
4 ．万用表内阻是否需要考虑？为什么？
5 ．在设计电路时，你主要考虑的因素是什么，为什么？
6 ．从实验结果分析，你认为实验结果达到了你所设计的要求了吗？。