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。因此电桥处于平衡状态时有：

0=g I D B CB AD

AC U U U U == 0R Rx I I = 21R R I I = 11R I R I R x Rx = 2200R I R I R R = 于是

210R R R R x =即102R R R R x = 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

002

1KR R R R R x == （1）电阻1R 、2R 为电桥的比率臂，x R 为待测臂，0R 为比较臂，0R 作为比较的标准，实验室常用电阻箱。由(1)式可以看出，待测电阻x R 由比率值K 和标准电阻0R 决定，比值K 可以作成10n

，这是成品电桥常用的方法。检流计在测量过程中起判断桥路有无电流的作用，只要检流计有足够的灵敏度来反映桥路电流的变化则电阻的测量结果与检流计的精度无关，

由于标准电阻可以制作得比较精密，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。

电桥法原理

实验十八电桥法测电阻电桥是一种用电位比较法进行测量的仪器，被广泛用来精确测量许多电学量和非电量。在自动控制测量中也是常用的仪器之一。电桥按其用途可分为平衡电桥和非平衡电桥；按其使用的电源又可分为直流电桥和交流电桥;按其结构可分为单臂电桥和双臂电桥。本实验介绍的是直流电桥测量电阻。电阻按阻值的大小大致可分为三类：待测电阻值在１Ｍ?以上的为高阻；在1?至1M ?之间时称为中值电阻，可用单臂（惠斯登）电桥测；阻值在1?以下的为低值电阻，则必须使用双臂电桥（又称开尔文电桥）来进行测量。一实验目的（1）掌握直流电桥测电阻的原理和方法。（2）学习并掌握双臂电桥测低值电阻的方法。二实验原理用伏安法测电阻时，由于电表精度的制约和电表内阻的影响，测量结果准确度较低。于是人们设计了电桥，它是通过平衡比较的测量方法，而表征电桥是否平衡，用的是检流计示零法。只要检流计的灵敏度足够高，其示零误差即可忽略。用电桥测电阻的误差主要来自于比较，而比较是在待测电阻和标准电阻间进行的，标准电阻越准确，电桥法测电阻的精度就越高。 1．单臂（惠斯登）电桥的工作原理单臂电桥线路如图1所示，被测电阻R X (即图中 R 3)与三个已知电阻R 1、R 2、R N 、连成电桥的四个臂。四边形的一个对角线接有检流计，称为“桥”，另一个对角线上接电源E ，称为电桥的电源对角线。电源接通，电桥线路中各支路均有电流通过。 A C 当 B 、D 两点之间的电位相等时，“桥”路中的电流，检流计指针指零，这时电桥处于平衡状态。此时 V 0=g I D B V =于是 2 R R N 1R R X = 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的电阻，因此，电桥测电阻的计算式为： N X R R R R 2 1= （1）电阻2 1R R 为电桥的比率臂，称为倍率k ，为比较臂。以QJ-23型箱式电桥为例，它构造精细，测量范围大(1～),精确度高(在 10～范围内精确度为)，QJ-23型惠斯登电桥面板外形如图2：1-待测电阻接线柱； 2-检流计按钮开关G ； 3-电源按钮开关B ； 4-检流计； 5-检流计调零旋钮；6-左侧3个接线柱是检流计连接端，当连接片接通“外接”时，内附检流计被接入桥路，当连接片连通“内接”时，检流计被短路； 7-外接电源接线柱，箱内为3节2号干电池，约4.5V ，使用时应注意外接电源接线柱是否应短路； 8-比率臂，即上述电桥电路中N R 610ΩΩ5 10%2.0±X R 21R R N R 的比值，直接刻在转盘上； 9-比较臂，即上述电桥电路中电阻箱(本处为四个转盘)。 2．双臂电桥测低值电阻的原理用图1所示的单臂电桥测电阻时,其中比例臂电阻R 1、R 3可用较高的电阻, 因此, 与R 1、R 3 相连的导线 7 图2 QJ-23型电桥面板图

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

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 ????=--++

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．

交流电桥的原理和应用

交流电桥的原理和应用交流电桥是一种比较式仪器，在电测技术中占有重要地位。它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。【交流电桥的原理】图1是交流电桥的原理线路。它与直流单电桥原理相似。在交流电桥中，四个桥臂一般是由交流电路元件如电阻、电感、电容组成；电桥的电源通常是正弦交流电源；交流平衡指示仪的种类很多，适用于不同频率范围。频率为200Hz 以下时可采用谐振式检流计；音频范围内可采用耳机作为平衡指示器；音频或更高的频率时也可采用电子指零仪器；也有用电子示波器或交流毫伏表作为平衡指示器的。本实验采用高灵敏度的电子放大式指零仪，有足够的灵敏度。指示器指零时，电桥达到平衡。图1 交流电桥原理一、交流电桥的平衡条件我们在正弦稳态的条件下讨论交流电桥的基本原理。在交流电桥中，四个桥臂由阻抗元件组成，在电桥的一个对角线cd 上接入交流指零仪，另一对角线ab 上接入交流电源。当调节电桥参数，使交流指零仪中无电流通过时（即I 0=0），cd 两点的电位相等，电桥达到平衡，这时有 U ac =U ad U cb =U db 即 I 1Z 1=I 4Z 4 I 2Z 2=I 3Z 3 两式相除有 3 34 4221Z I Z I Z I Z I 1 当电桥平衡时，I 0=0，由此可得 I 1=I 2，I 3=I 4 所以 Z 1Z 3=Z 2Z 4 （1）上式就是交流电桥的平衡条件，它说明：当交流电桥达到平衡时，相对桥臂的阻抗的乘

单臂电桥的工作原理(详细)

单臂电桥的工作原理（1）单臂电桥的结构及原理直流单臂电桥又称惠斯登电桥，其原理电路如图1（a ）所示。图中被测电阻R x 和R 2、R 3、R 4三个已知电阻连接成四边形。四个电阻的连接点a 、b 、c 、d 称为电桥的顶点；由这四个电阻组成的支路ac 、cb 、ad 、bd 称为桥臂。在电桥的两个顶点a 、b 之间（一般称为电桥输入端）接一个直流电源，而在电桥的另外两个顶点c 、d 之间（一般称为电桥输出端）接一个指零仪（检流计）。当电桥电源接通之后，调节桥臂电阻R 2、R 3和R 4，使c 、d 两个顶点的电位相等，即指零仪两端没有电位差，其电流I g =0，这种状态称为电桥平衡。当电桥平衡时，有 Rx=R 2*R 4 / R 3 上式中，R 2 /R 3称为电桥的比率臂，电阻R 4称为比较臂。当电桥平衡时，可以由R 2、R 3和R 4的电阻值求得被测电阻R x 。为读数方便，制造时，使R 2 /R 3的值为十进制倍数的比率，如0.1、1.0、 10、100。等。这样，R x 便为已知量R 4的十进制倍数，便于读取被测量。用电桥测电阻实际上是将被测电阻与已知标准电阻进行比较来确定被测电阻值，只要比率臂电阻和比较臂电阻R 2、R 3和R 4足够精确，R x 的测量准确度也就比较高。直流单臂电桥的准确度分为0. 01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0共8个等级。由于上式是根据I g =0得出的结论，所以指零仪必须采用高灵敏度的检流计，以确保电桥的平衡条件，从而保证电桥的测量精度。（2） QJ23型单臂电桥

电桥的种类很多，图1是常见的便携式QJ23型单臂电桥的原理电路和面板图，其准确度为0.2级。比率臂R 2 /R 3 由8 个电阻组成，共有7个挡位，分别为“10-3”、“10-2”、“l0-l”、“1”、“10”、“102”和“103”,示于面板左上方的读数盘上，由转换开关换接。比较臂R 4 由4个可调电阻箱串联组成，这4个电阻箱分别由9个1Ω、9个10Ω、9个100Ω、9个1000Ω的电阻组成，它们示于面板右上方的读数盘上，比较臂R4的值由面板上这4个读数盘所示的电阻值相加而得。调节面板上的读数盘，可得到0～9999Ω范围内任意的电阻值。（a）原理电路图（b）面板图图1 便携式QJ23型单臂电桥 l一倍率旋钮；2一比较臂读数盘；3～检流计电桥可用内附检流计，也可用外接检流计。在面板左下方有三个接线柱，使用内接检流计时，用接线柱上的金属片将下面两个接线柱短接。检流计上装有锁扣，可将可动部分锁住，以免搬动时损坏悬丝。需要外接检流计时，用金属片将上面两个接线柱短接（即将内附检流计短接），并将外接检流计接在下面两个接线

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。因此电桥处于平衡状态时有： 0=g I D B CB AD AC U U U U == 0R Rx I I = 21R R I I = 11R I R I R x Rx = 2200R I R I R R = 于是 210R R R R x =即102R R R R x = 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 002 1KR R R R R x == （1）电阻1R 、2R 为电桥的比率臂，x R 为待测臂，0R 为比较臂，0R 作为比较的标准，实验室常用电阻箱。由(1)式可以看出，待测电阻x R 由比率值K 和标准电阻0R 决定，比值K 可以作成10n ，这是成品电桥常用的方法。检流计在测量过程中起判断桥路有无电流的作用，只要检流计有足够的灵敏度来反映桥路电流的变化则电阻的测量结果与检流计的精度无关，

2.4电桥平衡法测电阻

2.4电桥平衡法测电阻【实验目的】 1.掌握单臂电桥(惠更斯电桥)测电阻的基本原理和方法，了解桥式电路的特点； 2.通过实验的方法了解电桥灵敏度与元件各参量的关系 3.学习实验的记录和结果的误差分析。【预习题】 1.单臂电桥的平衡条件是什么？ 2.测量电阻的原理是什么? 【实验仪器】 DHQJ-3型非平衡电桥；待测电阻；导线 DHQJ-3型非平衡电桥是专门为教学实验设计的，面板图和内部结构如图所示。它将平衡电桥和非平衡电桥合为一体，可以组成属于平衡电桥的惠更斯电桥、开尔文电桥，也可以组成多种形式的非平衡电桥，是一种综合性的电桥实验仪器。图2-4-1 DHQJ-3型非平衡电桥面板图

图2-4-2 DNQJ-3型非平衡电桥面板示意图 1．工作电源负端； 2．R 1电阻端； 3．R 2电阻端； 4、5．双桥电流端； 6．' 3R 电阻端； 7．单桥被测端； 8．R 3电阻端； 9．工作电源正端； 10．数显直流毫伏表； 11、12、13、14为R 1电阻调节盘，分别为：×1000、×100、×10、×1电阻盘； 15、16、17、18为R 2电阻调节盘，分别为：×1000、×100、×10、×1电阻盘； 19、20、21、22为R 3和'3R 电阻调节盘，分别为：×1000、×100、×10、×1电阻盘； 23．电源指示灯； 24．电源选择开关，分别可选：双桥、3V 、6V 、9V 四种工作电源； 25．电桥输出转换开关，扳向下为内接，扳向上为外接；26、27．电桥输出“外接”端； 28．屏蔽端，接仪器外壳；29、30．电桥的B 、G 按钮，即工作电源和电桥输出通断按钮。【实验原理】 1.单臂电桥是平衡电桥，其原理如图2-4-3所示,从图中可知：R 1、R 2、R 3、R 4构成一电桥，A 、C 两端供一恒定桥压U s ，B 、D 之间为有一电压表，当平衡时，BD 无电流流过，BD 两点为等电位，则：U BC =U DC 下式成立： I 1R 1=I 2R 2 (2-4-1) I 1R 3=I 2R 4 (2-4-2) 由于R 4=R x ，于是有 4321R R R R = ( 2-4-3) R 4为待测电阻R x ，R 3为标准比较电阻，式中K=R 2/R 1，称为比率，一般单臂电桥的K 有0.001、0.01、0.1、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R 3，使电桥平衡，检流计为0，就可以根据(1)式得到待测电阻R x 之值。 3312KR R R R R x =?= (2-4-4)

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

单臂电桥的工作原理(详细)

单臂电桥的工作原理（1）单臂电桥的结构及原理直流单臂电桥又称惠斯登电桥，其原理电路如图1（a）所示。图中被测电阻R x和R2、R3、R4三个已知电阻连接成四边形。四个电阻的连接点a、b、c、d称为电桥的顶点；由这四个电阻组成的支路ac、cb、ad、bd称为桥臂。在电桥的两个顶点a、b之间（一般称为电桥输入端）接一个直流电源，而在电桥的另外两个顶点c、d之间（一般称为电桥输出端）接一个指零仪（检流计）。当电桥电源接通之后，调节桥臂电阻R2、R3和R4，使c、d 两个顶点的电位相等，即指零仪两端没有电位差，其电流I g =0，这种状态称为电桥平衡。当电桥平衡时，有 Rx=R2*R4 / R3 上式中，R2 /R3称为电桥的比率臂，电阻R4称为比较臂。当电桥平衡时，可以由R2、R3和R4的电阻值求得被测电阻R x。为读数方便，制造时，使R2 /R3的值为十进制倍数的比率，如0.1、1.0、10、100。等。这样，R x便为已知量R4的十进制倍数，便于读取被测量。用电桥测电阻实际上是将被测电阻与已知标准电阻进行比较

来确定被测电阻值，只要比率臂电阻和比较臂电阻R2、R3和R4足够精确，R x的测量准确度也就比较高。直流单臂电桥的准确度分为0. 01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0共8个等级。由于上式是根据I g=0得出的结论，所以指零仪必须采用高灵敏度的检流计，以确保电桥的平衡条件，从而保证电桥的测量精度。（2）QJ23型单臂电桥电桥的种类很多，图1是常见的便携式QJ23型单臂电桥的原理电路和面板图，其准确度为0.2级。比率臂R2 /R3由8个电阻组成，共有7个挡位，分别为“10-3”、“10-2”、“l0-l”、“1”、“10”、“102”和“103”,示于面板左上方的读数盘上，由转换开关换接。比较臂R4由4个可调电阻箱串联组成，这4个电阻箱分别由9个1Ω、9个10Ω、9个100Ω、9个1000Ω的电阻组成，它们示于面板右上方的读数盘上，比较臂R4的值由面板上这4个读数盘所示的电阻值相加而得。调节面板上的读数盘，可得到0～9999Ω围任意的电阻值。

直流双臂电桥工作原理

直流双臂电桥的工作原理直流双臂电桥又叫凯尔文电桥，其工作原理电路如图1所示，图中Rx是被测电阻，Rn是比较用的可调电阻。Rx和Rn各有两对端钮，C1和C2、Cn1和On2是它们的电流端钮，P1和P2、Pn1和Pn2是它们的电位端钮。接线时必须使被测电阻Rx只在电位端钮P1和P2之间，而电流端钮在电位端钮的外侧，否则就不能排除和减少接线电阻与接触电阻对测量结果的影响。比较用可调电阻的电流端钮Cn2与被测电阻的电流端钮C2用电阻为r的粗导线连接起来。R1、R1'、R2和R2'是桥臂电阻，其阻值均在lOΩ以上。在结构上把R1和R'1以及R2和R2'做成同轴调节电阻，以便改变R1或R2'的同时，R1'和R2'也会随之变化，并能始终保持测量时接上RX调节各桥臂电阻使电桥平衡。此时，因为Ig＝0，可得到被测电阻Rx为图1 直流双臂电桥工作原理电路

可见，被测电阻Rx仅决定于桥臂电阻Rz和R1的比值及比较用可调电阻Rn 而与粗导线电阻r无关。比值R2/R1称为直流双臂电桥的倍率。所以电桥平衡时被测电阻值=倍率读数×比较用可调电阻读数因此，为了保证测量的准确性，连接Rx和Rn电流端钮的导线应尽量选用导电性能良好且短而粗的导线。只要能保证，R1、R1'、R2和R2'均大于1OΩ，r又很小，且接线正确，直流双臂电桥就可较好地消除或减小接线电阻与接触电阻的影响。因此，用直流双臂电桥测量小电阻时，能得到较准确的测量结果。实验简介电阻按照阻值大小可分为高电阻(100KΩ以上)、中电阻(1Ω ～100KΩ)和低电阻(1Ω 以下)三种。一般说导线本身以及和接点处引起的电路中附加电阻约为>0.1Ω，这样在测低电阻时就不能把它忽略掉。对惠斯通电桥加以改进而成的双臂电桥(又称开尔文电桥)消除了附加电阻的影响，适用于10-5~102 Ω电阻的测量。本实验要求在掌握双臂电桥工作原理的基础上，用双臂电桥测金属材料的电阻率。实验原理我们考察接线电阻和接触电阻是怎样对低值电阻测量结果产生影响的。例如用安培表和毫伏表按欧姆定律R＝V／I测量电阻Rx，电路图如图 1 所示，

交流电桥测电阻的原理和应用

交流电桥的原理和应用交流电桥是一种比较式仪器，在电测技术中占有重要地位。它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。【交流电桥的原理】图1是交流电桥的原理线路。它与直流单电桥原理相似。在交流电桥中，四个桥臂一般是由交流电路元件如电阻、电感、电容组成；电桥的电源通常是正弦交流电源；交流平衡指示仪的种类很多，适用于不同频率范围。频率为200Hz 以下时可采用谐振式检流计；音频范围内可采用耳机作为平衡指示器；音频或更高的频率时也可采用电子指零仪器；也有用电子示波器或交流毫伏表作为平衡指示器的。本实验采用高灵敏度的电子放大式指零仪，有足够的灵敏度。指示器指零时，电桥达到平衡。图1 交流电桥原理一、交流电桥的平衡条件我们在正弦稳态的条件下讨论交流电桥的基本原理。在交流电桥中，四个桥臂由阻抗元件组成，在电桥的一个对角线cd 上接入交流指零仪，另一对角线ab 上接入交流电源。当调节电桥参数，使交流指零仪中无电流通过时（即I 0=0），cd 两点的电位相等，电桥达到平衡，这时有 U ac =U ad U cb =U db 即 I 1Z 1=I 4Z 4 I 2Z 2=I 3Z 3 两式相除有 3 3442 21Z I Z I Z I Z I 1 当电桥平衡时，I 0=0，由此可得 I 1=I 2，I 3=I 4 所以 Z 1Z 3=Z 2Z 4 （1）上式就是交流电桥的平衡条件，它说明：当交流电桥达到平衡时，相对桥臂的阻抗的乘

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 4 34 211+- + =S U R R R R R R R R ) )((43214 231++- 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 4 2．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 ) )((43214 231++-= 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 0 ΔR 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 0 4?≈S O U R R U 0 2?=S O U R R U 0 ? = 图4-1直流电桥 S U R R R ?+?=240

惠斯通电桥原理

惠斯通电桥原理文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

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。因此电桥处于平衡状态时有：于是 2 1 0R R R R x =即102R R R R x = 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 002 1 KR R R R R x == （1）

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

电桥放大器的原理与应用

电桥放大器的原理及应用摘要：在非电量测量仪器中经常采用电阻传感器,通过对电阻传感器中电阻的相对变化的测量来检测一些非电量。电阻传感器都是通过电桥的连接方式,将被测非电量转换成电压或电流信号，并用放大器做进一步放大。这种由电阻传感器电桥和运放组成的运放电路被称为电桥放大器。电桥放大器是非电量测试系统中常见的一种放大电路[1]。本文将主要介绍电桥放大器的原理、应用及应用中出现的问题和解决办法。关键词：电桥放大器；非电量测量；非线性误差 The Principle and Application of the Bridge Amplifier Abstract:Resistive sensors are often used in non-power measuring instruments and the measurement of the resistor's relative change in resistive sensor can be used to detect some of the non-electricity. Resistive sensors are based on the connection of the bridge and the measured non-electricity is converted into a voltage or current signal and then amplifier further amplification. The op amp circuit composed of resistive sensor bridge and op amp is called Bridge Amplifier. Bridge Amplifier is a common kind of amplifier circuit in a non-electricity test system.This article will focus on the Bridge Amplifier's principles,applications,application problems and solutions. Keywords: Bridge amplifier；Non-power measurement；Nonlinearity error 引言在现代电子技术的发展中，电子检测技术得到了广泛的应用，在非电量的检测中, 常常使用电阻传感器将一些非电物理量如压力、光、热、湿度、流量等转换为电阻量的变化, 然后再转换为电压进行测量。由于传感器的变化量常常是在一个参考状态的初始值基础上进行变化, 为了获取纯变化量, 一般利用电桥电路来抑制初始值。在电桥电路的输出较小时, 又需要用集成运算放大器与之配合, 这样就形成了应用广泛的电阻电桥传感放大器[2]。本文将对电桥放大器做一些研究，先阐述其基本原理，然后再讨论其应用及在应用中出现的问题和解决方法。 1 电桥放大器

平衡电桥测电阻

平衡电桥测电阻电桥法测量是重要测试技术之一，不但用于电工测试技术，而且在非电量测量中也广泛采用，如电阻、电流、电感、电容、频率、压力、温度等。由于它的灵敏度、精确度相对较高，又有结构简单、使用方便等特点，在现代自动化控制，仪器仪表中许多都利用电桥这些特点进行设计、调试、控制。测电阻有多种方法，如伏安法，欧姆表法等，它们多数都不同程度地受到电表精度和接入误差的影响。使用电桥法测电阻是一种比较法，上述影响比较小，只要标准电阻很精确，检流计足够灵敏，那么被测电阻的结果就有较高的准确度。但电桥法测电阻也受到一定限制。如对高电阻（>106Ω）测量就不适用，必须选择其它测量方法。如冲击电流计法、兆欧表法、伏安法等。本实验主要介绍用平衡电桥（惠斯通电桥）法测量中值电阻（1Ω ~106Ω）。 [学习重点] 1．掌握用惠斯通电桥测量电阻的原理和方法。 2．学习用交换法减小和削除系统误差。 3．初步研究电桥的灵敏度。 [实验原理] 1．惠斯通电桥的线路原理惠斯通电桥的基本线路如图2-1所示。它是由四个电阻R 1、R 2、R S 、R x 联成一个四边形ABCD ，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“桥”，检流计的作用就是将“桥”两端的电位U C 和U D 直接进行比较。而四边形的每一条边称为电桥的一个“桥臂”。在一般情况下，桥路上检流计中有电流通过，因而检流计的指针有偏转。若适当调节电阻值，例如改变R S 的大小，可以使C 、D 两点的电位相等，即U C = U D ，此时流过检流计G 的电流I g = 0 ，这称为电桥平衡。即有 U C = U D I Rs = I R x = I 1 I R2 = I R 1 = I 2 由欧姆定律知道 U AC = I 1R x = U AD = I 2R 1 U CB = I 1R S = U DB = I 2R 2 由以上两式可得 S x R R R R 21= （2-1）上式即为电桥的平衡条件。若R 1、R 2、R S 已知，R x 即可由上式求出。通常取R 1、R 2为标准电阻，R 1／R 2称为桥臂比，改变R S 使电桥达到平衡，即检流计G 中无电流流过，便可测出被测电阻R x 之值。 2．用交换法减小和消除系统误差图 2-1 E

直流电桥的原理及使用方法

直流电桥的原理及使用方法一、教学目的：让员工了解直流电桥的工作原理及QJ84A 数字直流电桥的正确使用方法。二、教学方法：理论教学与现场实际操作相结合三、教学时间：90分钟四、教学内容： 1.直流电桥的作用：主要是针对发电机定子、转子绕组，变压器各侧各相绕组，以及电动机绕组等而进行的一种电气试验。通过该试验，可以检查出绕组内部导线的焊接质量，引线与绕组的焊接质量，绕组所用导线的规格是否符合设计要求，内部绕组有无断裂等。 2.直流电桥的原理：直流电阻的测量现在一般采用电桥法，电桥法又分为单臂电桥法和双臂电桥法。单臂电桥原理如图：电桥由三个精密电阻及一个待测电阻组成四个桥臂。对角A 、C 两端接电源，B 、D 之间连接一个检流计作"桥"，直接比较两端的电位。当达到平衡时桥两端电位相等，I g =0。此时 1 2 R R R R X = 。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的电阻 CR R R R R X ==1 2 双臂电桥的基本原理如下图，在单臂电桥的基础上改变接线，再增加一对高电阻，由电路方程解得 )' '('''121221112x R R R R r R R rR R R R R -+++= 单臂电桥原理图 A R 1 B C D R 2 R E K G R X

使r 尽量小，并将两对比率臂做成联动机构，尽量使12'1'2R R R R = 则CR R R R R X ==1 2。式中C 为双臂电桥的倍率 3、QJ48A 数字电桥的使用方法： 1、准备: a 、电桥首次使用前，将五节J-D8000型镍氢电池按极性装入电池盒，用外附充电器充电8-14小时，是充电指示灯全亮。 b 、按下“POWER ”电源开关，预热5分钟，等待测量。 2、校准： a 、电桥只有20m Ω量程需要对零点和准确度进行校准，由于校准时电池消耗电流较大，故校准时间尽量短。其它量程的零点和准确度由电路设计保证，毋需校准。 b 、准确度校准： 1、零位校准：将“RANGE ”量程开关置于“20m Ω”，并按下“ZERO ” 调零键，在按下“METER ”测量键同时调节调零电位器，使显示器示值为0.调零完毕，应将“ZERO ”和“METER ”二键复位。 2、准确度校准：将“RANGE ”量程开关置于“20m Ω”位置，并按下“19.900m Ω”校准键，在按下“”测量键同时调节“”校准电位器，是显示器示值为19.900m Ω.校准完毕，应立即将“”和“”二键复位。值得注意的是，为避免满量程校准时显示器处于溢出临界状态，故校准值用19.900m Ω，而不是19.999m Ω. 3、测量 ①测量导线的连接 a 、电桥采用四线制测量法，面板上有C1、P1、P2和C2四个接线柱，其中C1、C2为电流端，P1、P2为电位端。电桥由C1、C2给被测试电阻提供测试电流，被测电阻的压降由P1、P2端引入电桥。 b 、测量导线的连接方法如图所示，a 为四引出端电阻器连接方法，如标准电阻器，分流器等，b 为二引出端电阻器连接方法，如线绕电阻器，金属膜电阻器和电线电缆等。 ②测量量程的选择根据被测电阻值大小选择适合的量程，显示器同时显示小数点和单位标志。当无法估计被测电阻值时，可从最高量程起依次移向低量程，直到测量值最高位落在显示器千位或万位上，使度数值有足够位数，以确保应有的测量精度。 ③测量步骤双臂电桥原理图 G 1 I 1 2 1 I 2 P 2 P ＇ 2 P ＇ 1 P 1 r R C 1 C 2 2 C ＇ C 1 ＇ I 3 I 2 I 3 I 3 R X E R 2 R R ＇ R ＇