平衡电桥原理
惠斯登电桥的原理与应用
温度、压力传感器原理---惠斯登电桥的应用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Rx=KR3求出Rx值。
电流计G的B、D两点电位：(1--2)(1--3)由上式看出，当R1R3=R2Rx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。
1-1二、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,R1R2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"。
电桥平衡原理
电桥平衡原理
电桥平衡原理是电学中的一个重要概念，它是指在电桥电路中，通过调节电阻
或电容的数值，使得电桥两端的电压为零的状态。
这个原理在实际应用中有着广泛的用途，例如在电阻测量、传感器测量、无损检测等领域都有着重要的作用。
首先，我们来看一下电桥平衡原理的基本原理。
在一个简单的电桥电路中，有
四个电阻分别为R1、R2、R3、R4，它们构成一个平衡电桥。
当电桥两端的电压为零时，可以得到以下的关系式：
R1/R2 = R3/R4。
这个关系式就是电桥平衡条件。
根据这个条件，我们可以通过调节R3或R4
的数值，来实现电桥的平衡状态。
通过测量调节后的电阻数值，我们可以得到待测电阻的数值，这就是电桥在电阻测量中的应用。
除了在电阻测量中的应用，电桥平衡原理在传感器测量中也有着广泛的应用。
例如在温度传感器中，通过调节电桥电路中的电阻或电容，可以实现对温度的精确测量。
这种方法在工业自动化控制中有着重要的应用，可以实现对温度、压力、流量等参数的精确测量和控制。
此外，电桥平衡原理还在无损检测中有着重要的应用。
例如在涡流无损检测中，通过调节电桥电路中的电感或电阻，可以实现对材料缺陷的检测。
这种方法在航空航天、汽车制造、金属材料加工等领域有着广泛的应用，可以实现对材料内部缺陷的精确检测。
总的来说，电桥平衡原理是电学中一个重要的概念，它在电阻测量、传感器测量、无损检测等领域有着广泛的应用。
通过调节电桥电路中的电阻或电容，可以实现对待测参数的精确测量和控制，具有着重要的实际意义。
希望通过本文的介绍，可以对电桥平衡原理有一个更加深入的了解。
母线检测原理(平衡电桥和非平衡电桥原理)
1.2 母线检测原理
1.2.1 平衡电桥检测法
平衡电桥法在绝缘监测仪主机内部设置2个阻值相同的对地分压电阻R1、R2，通过它们测得母线对地电压V1、V2。
平衡电桥检测原理框图见图5-2。
图5-2：平衡电桥检测原理图
当Rx=Ry=∞时，系统无接地。
此时，V1=V2＝110V。
当系统单端接地时，得以下方程（1）：
通过此方程式可求得单端接地电阻Rx或Ry。
当系统出现双端接地时，得以下方程（2）：
此时，不能直接求解，处理方法是将Rx、Ry中较大的一个视为无穷大，按单端接地的情况求解，所求得的接地电阻值大于实际值。
Rx、Ry的实际值越接近，则测量误差越大，达到R x =R y时，测量误差∞。
1.2.2 不平衡电桥检测法
不平衡电桥检测是由主机内部两个阻值相等的对地电阻通过电子开关K1、K2按照一定的开合顺序接地。
不平衡电桥检测原理见图5-3。
图5-3：不平衡电桥检测原理图
在一个检测周期内，K1闭合K2断开，测得V1、V2，得方程（3）
然后K1断开K2闭合，经一定延时后再次测量V1、V2，得方程（4）
解联立方程（3）、（4）就可直接求得正负母线接地电阻Rx、Ry。
1.2.3 两种检测方法性能比较
平衡电桥和不平衡电桥由于本身电路的限制，都有各自的优点及缺点，其比较见表5-1。
表5-1 平衡电桥和不平衡电桥检测对比表
法；对于大型电厂直流系统，由于馈出回路接线复杂、分布电容较大，宜采用平衡电桥检测方式。
电桥平衡的原理是什么
电桥平衡的原理是什么？解：在学生实验中，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R 0、R 1、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0≠g I ，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0=g I ，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。
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。
平衡电桥原理
平衡电桥原理图1 平衡电桥电路原理图电阻变量的测量电桥，结构简单，具有灵敏度高，测量范围宽，线形度好，精度高和容易实现温度补偿等优点，因此能很好地满足应变测量的要求，是目前最多最广泛的一种测量电路。
上图所示为一直流供电的平衡电桥。
A,B,C,D 为电桥顶点，它的四个桥臂由R1、R2、R3、R4的四个电阻组成（其中任一个电阻可以是应变片，即热敏电阻），AC 两端为输入口接直流电源，BD 两端为电桥输出。
当电桥输出端BD 接到一个无穷大负载电阻（实际上只要大到一定数值即可）上时，可以认为输出端开路，这时直流电桥称为电压桥。
从ABC 半个桥看，流经R1的电流R1两端压降：R3两端压降： AC 112U I R R =+1AB 11AC 12R U I R U R R ==+3AD AC 34R U U R R =+电桥输出电压：由上式可知，当R1R4=R2R3时，则电桥U0=0,则称电桥处于平衡状态。
设处于平衡状态的电桥各桥臂由电阻增量为ΔR 1、ΔR 2、ΔR 3、ΔR 4则电桥的输出电压为：（精确公式）若将平衡条件R1R4=R2R3代入上式，并考虑ΔR 1 < R1略去高阶微量，则电桥的输出电压为：(近似公式）在这个平衡电桥中由热敏电阻作为我们温度设计信号的来源，当它受到不同温度时会经过整个平衡电桥来使输出电压发生变化。
实现温度的检测与电压转换。
14230AB AD AC 1234R R R R U =U U U (R R )(R R )--=++114422330AC11223344(R R )(R R )(R R )(R R )U U (R R R R )(R R R R )+∆+∆-+∆+∆=+∆++∆+∆++∆3121240AC 2121234R R R R R R U U ()(R R )R R R R ∆∆∆∆=--++。
电桥平衡原理
电 桥按激励电压分:供桥电源电压是直流电压时，称直流电桥；供桥电源电压为交流电压时，称交流电桥。
按工作方式分: 电桥的工作方式有偏差工作方式和调零工作方式。
一、直流电桥1．平衡电桥输出电压为：U 0=U BA -U DA=I 1R 1-I 2R 4=S S U R R R U R R R 434211+-+ =S U R R R R R R R R ))((43214231++- 由上式可见：若R 1R 3=R 2R 4，则输出电压必为零，此时电桥处于平衡状态，称为平衡电桥。
平衡电桥的平衡条件为：R 1R 3=R 2R 42．非平衡电桥（1）单臂工作电桥这里以桥臂电阻R 1作为工作臂，如图4-1。
设R 2=R 3=R 4=R 0，R 1=R 0+ΔR ，其中R 0为一常数，则输出电压为 S O U R R R R R R R R U ))((43214231++-= 若电桥用于微电阻变化测量，有ΔR 远小于R 0，则（2）双臂工作电桥两个邻边桥臂有相同的微电阻变化，如电阻R 1有变化R 0+ΔR ，R 2有变化R 0-ΔR 0，可导出公式（3）四臂工作电桥四个桥臂均有相同的微电阻变化，且电阻变化以差动方式增大或减小，满足以下关系：R 1=R 2=R 3=R 4=R 0ΔR 1=ΔR 2=ΔR 3=ΔR 4=ΔR其输出电压为3．讨论（1）电桥的灵敏度S O U R R U 04∆≈S O U R R U 02∆=S O U R R U 0∆=图4-1直流电桥 S U RR R ∆+∆=240在电桥电路中灵敏度定义为它将ΔR/R 0作为输入，而不是仅把ΔR 当作输入。
由此可以求得上述各种电桥的灵敏度分别为S 1=1/4U O ；S 2=1/2U O ；S 4=U O 。
（2）非线性误差在推导上述公式的过程中，单测量臂的电桥由于在分母上有2ΔR 项，使输出电压的变化与电阻的变化具有非线性误差，在精密测量中要考虑这个非线性误差的影响。
自动平衡电桥法
自动平衡电桥法（Automatic Balance Bridge Method）是一种测量电阻或传感器阻抗的方法，利用电桥的平衡条件来确定未知电阻的值。
以下是自动平衡电桥法的基本原理和步骤：
原理：自动平衡电桥法基于电桥的平衡原理。
电桥由四个电阻组成，其中一个为未知电阻（待测量的电阻）。
通过调节其他三个已知电阻的值，使电桥中的电流平衡为零，即使电桥两侧的电位差为零。
通过测量调节时的电阻值变化，可以确定未知电阻的值。
步骤：
搭建电桥电路：根据需要，搭建一个适当的电桥电路。
电桥通常由一个待测量的未知电阻和三个已知电阻组成，形成一个平衡电桥。
连接电源：将电源连接到电桥电路上，以提供所需的电流。
调节已知电阻：通过调节已知电阻的值，使电桥两侧的电位差为零。
可以使用可调电阻或切换电阻来进行调节。
测量电阻值：在平衡状态下，测量已知电阻的值。
这可以通过示波器、电压表或电流表等测量设备进行。
计算未知电阻：通过已知电阻的值和电桥平衡条件，计算并确定未知电阻的值。
自动平衡电桥法通常需要使用特定的电桥仪器或测量设备。
这些设备具有自动调节电桥平衡的功能，并提供准确的测量结果。
在使用自动平衡电桥法进行测量时，应仔细遵循设备的操作指南，并根据具体的测量需求和标准进行设置和调节。
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平衡电桥原理
图1 平衡电桥电路原理图
电阻变量的测量电桥，结构简单,具有灵敏度高，测量范围宽，线形度好,精度高和容易实现温度补偿等优点，因此能很好地满足应变测量的要求,是目前最多最广泛的一种测量电路。
上图所示为一直流供电的平衡电桥。
Ａ，Ｂ,C ，D 为电桥顶点,它的四个桥臂由R １、R2、R3、R4的四个电阻组成(其中任一个电阻可以是应变片，即热敏电阻）,A Ｃ两端为输入口接直流电源,BD 两端为电桥输出。
当电桥输出端B Ｄ接到一个无穷大负载电阻（实际上只要大到一定数值即可）上时,可以认为输出端开路,这时直流电桥称为电压桥。
从ABC 半个桥看，流经R1的电流
R1两端压降：
Ｒ3两端压降：
AC 112U I R R =+1AB
11AC 12R U I R U R R ==+3AD AC 34
R U U R R =+
电桥输出电压:
由上式可知，当R1R4＝R2R3时，则电桥Ｕ0＝0,则称电桥处于平衡状态。
设处于平衡状态的电桥各桥臂由电阻增量为ΔR 1、ΔR ２、ΔR 3、ΔR 4则电桥的输出
电压为:
（精确公式)
若将平衡条件R1R ４=R2R3代入上式，并考虑ΔR 1 < R1略去高阶微量，
则电桥的输出电压为：
（近似公
式）
在这个平衡电桥中由热敏电阻作为我们温度设计信号的来源,当它受到不同温度时会经过整个平衡电桥来使输出电压发生变化。
实现温度的检测与电压转换。
14230AB AD AC 1234R R R R U =U U U (R R )(R R )
--=++114422330AC 11223344(R R )(R R )(R R )(R R )U U (R R R R )(R R R R )+∆+∆-+∆+∆=+∆++∆+∆++∆3121240AC 2121234R R R R R R U U ()(R R )R R R R ∆∆∆∆=--++。