单臂电桥的工作原理(详细)
直流单臂电桥的原理与使用
直流单臂电桥的原理与使用摘要：直流电桥是能够精确测得电阻阻值的测量仪表，其应用较为广泛。
本文即对直流单臂电桥的原理与测量过程进行了详细的介绍，同时对其使用的相关注意事项进行了总结说明，以供参考。
关键词：直流单臂电桥原理测量过程使用注意Abstract: DC bridge is able to measure resistance value, which is widely applied. This article is to introduce in details the arm principle and dc electric bridge measurement process, at the same time, sum up the use of the relevant matters attention when using for reference.Keywords: dc electric bridge, principle, arm measurement process, using note 前言：电阻元件是直流电路中最重要的元件之一，有关电阻值的测量方法也多种多样。
通常最普遍的方法是直接采用万用表来测量，只不过测量的结果误差较大；实验室里往往采用伏安法来测量，步骤比较烦琐；要想精确的测量电阻阻值，直流电桥是最佳的测量仪表。
直流电桥按其功能可分为直流单臂电桥和直流双臂电桥，其中直流单臂电桥主要适合精确测量1Ω以上的电阻，所以使用比较广泛。
1.直流单臂电桥的原理与测量过程直流单臂电桥又称惠斯登电桥，其原理电路如图2-1所示。
图中被测电阻Rx和R1、R2、R3三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、cd、ab、bd称为桥臂。
在电桥的两个顶点a、d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、b之间（一般称为电桥输出端）接一个指零仪（检流计）。
单臂电桥的工作原理
单臂电桥的工作原理
单臂电桥是一种测量电阻变化的电路。
它由四个电阻组成，形成了一个平衡电桥。
工作原理如下：
1. 单臂电桥由四个电阻元件组成，其中一个电阻元件是可变的。
2. 当平衡状态下，电桥两个对角线上的电位差为零。
即，
R1 / Rx = R2 / R3
其中，R1、R2、R3分别是固定电阻元件的阻值，Rx是可变
电阻元件的阻值。
3. 当可变电阻的值发生变化时，平衡条件被破坏。
此时，电桥的两个对角线上会有电位差产生。
4. 可以通过测量电桥两个对角线的电位差，来间接测量可变电阻的阻值变化。
5. 当电位差为零时，可断定可变电阻的阻值与固定电阻元件的阻值之比满足平衡条件，从而确定可变电阻的准确阻值。
单臂电桥常用于测量和控制环境中的物理量，如温度、压力或流量等。
其工作原理基于测量电桥的平衡条件，通过对可变电阻进行调整，使电桥平衡并测量相关物理量的变化。
单臂电桥与双臂电桥的主要区别
单臂电桥与双臂电桥的主要区别
1、工作原理：单桥内部只有一个桥臂回路，双桥有两个桥臂回路，分别为测量电阻值和消除引线电阻影响的作用。
2、适用条件：单桥一般用于测量10欧以上的电阻，双桥一般测量10欧及其以下的电阻。
关于“单臂电桥与双臂电桥的主要区别”的详细说明。
1.单臂电桥与双臂电桥的主要区别
1、工作原理：单桥内部只有一个桥臂回路，双桥有两个桥臂回路，分别为测量电阻值和消除引线电阻影响的作用。
2、适用条件：单桥一般用于测量10欧以上的电阻，双桥一般测量10欧及其以下的电阻。
3、测量端：单桥有两个测量端，双桥有四个测量端。
且灵敏度单桥比双桥灵敏。
4、适用测量电源：单桥一般测量电压在3v以上；双桥一般测量电压1.5v以下。
5、电路结构：单桥测量桥臂一般为独立结构，不需要标准电阻；双桥的内臂和外臂为联动调节，且阻值保持同步，需加标准电阻，连接线需粗导线，结构比单桥复杂。
单臂电桥_精品文档
单臂电桥测量电阻单臂电桥测电阻是比较法，在平衡条件下将待测电阻和标准电阻进行比较。
实验目的1．掌握惠斯通电桥测量电阻的原理和方法 2．了解电桥灵敏度概念及其对测量结果的影响 3．掌握成品电桥测量电阻 实验重点1．电桥测电阻的原理当检流计中电流0=G I 时，有⎩⎨⎧==DBCB ADAC V V V V⎩⎨⎧==S2X 12211R I R I R I R I ，得S 21X R R RR = 只需要准确知道三个电阻R 1，R 2， R s 的阻值，就可以求出R X 大小。
其中R 1，R 2是比例臂，电阻已知；R s 是比较臂，这种方法避免了由于电源电压波动带来的影响 2．电桥灵敏度若发现电桥的电源，检流计不符合要求，也就是不够“灵敏”，这时候就要引入电桥灵敏度的概念来估算测量的不确定度。
电桥灵敏度：ss x x R R d R R d S ∆∆=∆∆=电桥灵敏度带来不确定度S ∆估算：SR d R R R s X21S =∆∆⨯=∆ 3.成品电桥的使用实验所使用的QJ19型直流单双臂电桥是满足国家标准的成品电桥。
在使用时按照其使用规范进行测量和计算不确定度。
待测电阻的不确定度()⎪⎭⎫⎝⎛+±==X N lim X 10100R R C E R U 其中N R 基准值，为给量程内的（最大的10的整数幂）阻值 4．检流计的选择以测量盘最小一档“01.0⨯”调整时候检流计指针由偏转为宜。
5．电桥使用过程测量三个电阻，分别是几百、几千、几万。
接线 把待测电阻接好按照教材图3.9.2 连接，检流计使用前要先“调零”，开关电键要先“粗”后“细”。
根据测量情况选择合适的检流计灵敏度。
实验方式由于实验相对比较简单，实验仪器单一，所以此实验采用不讲仪器，只简单介绍一些电桥原理。
剩下部分由学生自己独立完成。
按照教材说明，选取适当的桥臂电阻、灵敏度。
测量3个电阻。
Ω=2401R 测量范围 237.5~242.5 Ω=56002R 测量范围 5545~5655 Ω=240003R 测量范围 237500~24250误差范围给定内正确 结果表示()R U R R ±=测1测量正确C ，计算正确，不确定度正确为Ｂ，思考题正确为Ａ有效数字，单位、结果表述视正确情况而定。
单臂电桥测量中值电阻实验报告
单臂电桥测量中值电阻实验报告一、实验目的本实验旨在通过单臂电桥测量中值电阻，掌握单臂电桥的基本原理和操作方法，熟悉测量中值电阻的技巧。
二、实验原理1. 单臂电桥的基本原理单臂电桥是一种简单而常用的电桥，在测量中值电阻时尤为方便。
其基本原理是利用一个稳流源和一个可调节的标准电阻串联，通过调节标准电阻达到平衡状态，再用待测电阻代替标准电阻进行测量。
2. 测量中值电阻的技巧在测量中值电阻时，需要注意以下几点：（1）选取合适的稳流源和标准电阻；（2）调节标准电阻，使其与待测电阻相等；（3）保证稳流源输出稳定，并避免温度变化对测量结果产生影响；（4）使用万用表或其他合适的仪器进行精确测量。
三、实验步骤及操作方法1. 准备工作（1）将单臂电桥接线板连接至直流稳压源；（2）将待测元件接入单臂电桥中；（3）接入万用表或其他合适的仪器。
2. 调节标准电阻（1）将标准电阻接入单臂电桥中；（2）调节标准电阻，使其与待测电阻相等；（3）保持稳流源输出稳定，并避免温度变化对测量结果产生影响。
3. 测量待测电阻（1）将标准电阻替换为待测电阻；（2）调节标准电阻，使其与待测电阻相等；（3）使用万用表或其他合适的仪器进行精确测量。
四、实验结果及分析在本次实验中，我们选取了一个500欧姆的标准电阻和一个未知值的待测电阻进行测试。
经过多次调节和测量，最终得到了如下结果：标准电阻值：500欧姆待测电阻值：498.6欧姆通过计算可知，误差为0.28%，符合实验要求。
同时，在实验过程中我们还发现，在调节标准电阻时需反复微调才能达到平衡状态，这需要耐心和细心操作。
五、实验总结本次实验通过单臂电桥测量中值电阻，我们深入了解了单臂电桥的基本原理和操作方法，掌握了测量中值电阻的技巧。
同时，在实验过程中我们也发现了一些需要注意的问题，比如稳流源输出稳定性和温度变化对测量结果的影响等。
通过本次实验，我们不仅提高了实验操作能力，还加深了对电学理论知识的理解。
单臂电桥的原理和方法
单臂电桥的原理和方法
单臂电桥的原理和方法可以从以下几个方面阐述:
一、单臂电桥的工作原理
单臂电桥是一种利用电桥平衡原理来测量电阻的电路装置。
它只有一个电阻测量分路,包括待测电阻Rx和一个可变电阻R。
当桥路电流I经过Rx和R时,如果RX = R,则电桥两臂上的电压降相等,电桥平衡,两台ALM表示U1-U2=0,此时可以测定出Rx的值。
二、单臂电桥的连接方法
1. 电源的正极接到R的一端,负极接到Rx的一端,形成环路。
2. R的另一端接至U1表的正极,Rx的另一端接至U2表的正极。
3. U1表的负极接至U2的负极,然后连接到电源负极,形成测量回路。
4. 调节R,当U1-U2=0时,Rx=R。
三、单臂电桥平衡条件的推导
假设电源电压为E,根据基尔霍夫定律,我们有: I*R = U1, I*Rx = U2
当电桥平衡时,U1=U2
则:I*R = I*Rx
因为此时电流I相同,所以:R = Rx
这就是单臂电桥平衡的理论条件。
四、单臂电桥的使用注意事项
1. 调节R时要缓慢细致,以得到精确平衡。
2. 保证Rx两端连接可靠,避免接触电阻影响。
3. 电源电压要稳定,避免浮动影响平衡点。
4. U表精度越高,测量结果越准确。
总之,单臂电桥利用简单的理论与电路,就可以准确测量未知电阻,是一种非常实用的电桥测量方法。
单臂电桥、兆欧表、接地摇表使用
• 兆欧表的接线
• 检查兆欧表
步骤1 选择兆欧表
选择兆欧表的原则： • 一是其额定电压一定要与被测电气设备或线路的工作电压相
适应。 • 二是兆欧表的测量范围要与被测绝缘电阻的范围相符合，以
免引起大的读数误差。
步骤2 兆欧表的接线
• 兆欧表有三个接线端钮，分别标有L（线路）、E（接地）和 G（屏蔽），使用时应按测量对象的不同来选用。当测量电 力设备对地的绝缘电阻时，应将L接到被测设备上，E可靠接
电桥
• 我们知道电阻的测量，在电气测量中占有重要的地位。测量方法可以采用仪表直 接测量，也可以利用欧姆定律间接测量，但为了得到较高的测量精度，应用更多 的是采用比较测量法，即用电桥去测量。
• 单臂电桥主要用来测量各种电机、变压器及各种电器设备的直流电阻。以进行设 备出厂试验及故障分析。
• 直流单臂电桥又称惠斯登电桥，是测量1欧姆以上中电阻的一种比较精密的测量 仪器。现以QJ23型直流单臂电桥为例，介绍它的结构组成和它的使用。
计算公式：
• 被测电阻值＝比例臂读数×比较臂读数
步骤6 关闭电桥
• 先断开检流计按钮，再断开电源按钮。然后拆除被测电阻， 最后锁上检流计机械锁扣。
• 对于没有机械锁扣的检流计，应将按钮¡°G¡±按下并锁住。
步骤7 电桥保养
• 每次测量结束，将盒盖盖好，存放于干燥、避光、无震动的 场合。
• 发现电池电压不足应及时更换，否则将影响电桥的灵敏度。 • 当采用外接电源时，必须注意电源极性。 • 不要使外接电源电压超过电桥说明书上的规定值。 • 搬动电桥时应小心，做到轻拿轻放，否则易使检流计损坏。
步骤2 估测被测电阻，选择比例臂
• 选择适当的比例臂，使比例臂的四挡电阻都能被充分利用，以获得四 位有效数字的读数。
单臂电桥原理
单臂电桥原理单臂电桥是一种常用的电路，用于测量电阻、电感和电容等元件的值。
它是由一个电源、一个电流表和一个电压表组成的。
在实际应用中，单臂电桥可以通过调节电阻箱的阻值，使得电桥平衡，从而得到待测元件的参数数值。
首先，我们来看一下单臂电桥的基本原理。
单臂电桥的基本原理是利用电桥平衡条件来测量待测元件的参数。
在电桥平衡时，电流表的示数为零，电压表的示数也为零。
这时，待测元件的参数可以通过电桥平衡条件来计算出来。
在单臂电桥中，待测元件与一个已知电阻串联，两者并联在电桥的两个臂中。
当电桥平衡时，待测元件的阻值可以通过已知电阻的阻值和电桥平衡条件来计算出来。
这就是单臂电桥的基本原理。
在实际应用中，我们需要通过调节电阻箱的阻值来使电桥平衡。
调节电阻箱的阻值，可以改变电桥的平衡条件，从而得到待测元件的参数。
在调节电阻箱的过程中，需要仔细观察电流表和电压表的示数，以便及时调整电阻箱的阻值，使电桥达到平衡状态。
除了测量电阻外，单臂电桥还可以用于测量电感和电容。
在测量电感时，需要在电桥中加入一个已知电阻和一个已知电感，通过调节电阻箱的阻值，使电桥平衡，从而得到待测电感的参数。
在测量电容时，需要在电桥中加入一个已知电阻和一个已知电容，同样通过调节电阻箱的阻值，使电桥平衡，从而得到待测电容的参数。
总之，单臂电桥是一种常用的电路，可以用于测量电阻、电感和电容等元件的参数。
它的基本原理是利用电桥平衡条件来计算待测元件的参数，通过调节电阻箱的阻值，使电桥达到平衡状态，从而得到参数的数值。
在实际应用中，需要仔细观察电流表和电压表的示数，及时调整电阻箱的阻值，以确保得到准确的测量结果。
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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1000
Ω的电阻组成，它们示于面板右上方的读数盘上，比较臂R
4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
柱上。
电桥内附有电源，需装入1号电池三节。
需要时（如测量大电阻时），也可外接电源，面板左上方有一对接线柱，标有“+”、“一”符号，供外接电源用。
面板中下方有2个按钮开关，其中“G”为检流计支路的开关；“B”为电源支路的开关；面板右下方还有一对接线柱，标有“R
”，
x
用以连接被测电阻。
（3）单臂电桥使用步骤
①先打开检流计锁扣，再调节指零仪，使指针位于零点。
”的两个接线柱之间，根据被测
②将被测电阻接到标有“R
x
的近似值（可先用万用表测得），选择合适的倍率，以便电阻R
x
让比较臂的4个电阻都用上，使测量结果为四位有效数字，提高
≈8Ω，则可选择倍率0.001，若电桥平衡时读数精度。
例如，R
x
为
比较臂读数为8211Ω，则被测电阻R
x
= 倍率×比较臂的读数= 0.001×8211=8. 211 (Ω) R
x
如果选择倍率为1，则比较臂的前3个电阻都无法用上，只能测= 1×8= 8(Ω)，读数误差大，失去用电桥进行精确测量的得R
x
意义。
③测量时，应先按电源支路开关“B”按钮，再按检流计“G”按钮。
若检流计指针向“+”偏转，表示应加大比较臂电阻；若指针向“一”偏转，则应减小比较臂电阻。
反复调节比较臂电阻，使指针趋于零位，电桥即达到平衡。
调节开始时，电桥离平衡状态较远，流过检流计的电流可能很大，使指针剧烈偏转，故先不要将检流计按钮按死，要调节一次比较臂电阻，然后按一下“G”，当电桥基本平衡时，才可锁住“G”按钮。
④测量结束后，应先松开“G”按钮，再松开“B”按钮。
否则，在测量具有较大电感的电阻时，因断开电源而产生的电动势会作用到检流计回路，使检流计损坏。
⑤电桥不用时，应将检流计锁扣锁住，以免搬运时震坏悬丝。
二．利用电桥测量电阻的原理
1.直流单臂电桥的原理性电路如图所示。
它是由四
个电阻R a 、R b 、R 0、R X 联成一个四边形回路，这四个电阻称做电桥的四个“臂”。
在这个四边形回路的一条对角线的顶点间接入直流工作电源，另一条对角线的顶点间接入检流计，这个支路一般称做“桥”。
适当地调节R 0值，可使C 、D 两点电位相同，检流计中无电流流过，这时称电桥达到了平衡。
在电桥平衡时有：
R a I a =R b I b
R X I X =R 0I 0 且 I a =I X , I b =I 0
则上式整理可得： 0b
a R R R R X 为了计算方便，通常把R a /R
b 的比值选作成10n （n=0,±1,±2,…）。
令C=R a /R b ，则：
B
R
X
=C R0
可见电桥平衡时,由已知的R
a 、R
b
（或C）及R0值便可算出R X。
人
们常把R
a 、R
b
称做比例臂，C为比例臂的倍率；R0称做比较臂；R X
称做待测臂。
三．运用时的注意事项
1.联好电路复查无误、倍率C和比较臂R0的值均已选置好、保护电阻R处于保护状态（K
1
断开）才许试接电源进行实验。
如接通电源瞬间检流计指针锰偏撞针或一点不动应即断电检查原因。
2.换测电阻时，一定要重新选置R
a 、R
b
和R0，预先使桥接近
平衡，并且断开K
1
，使R处于保护状态。
改换电路必须先断开电源。
3.调节电桥平衡时，应采用接通一下检流计支路看看偏转大小，适当调节R0再接通一下检流计支路看看偏转大小的办法，不可使检流计在通电情况下调R0，以免损坏检流计或调节不精细。
在调R0时要根据检流计的偏转大小和方向有目的地从高位至低位顺次逼近调节，不应盲目乱调。
4.用伏安法测电阻，受所用电表内阻的影响，在测量中往往引入方法误差；用欧姆表测量电阻虽较方便，但测量精度不高。
在精确测量电阻时，常使用电桥进行测量。
其测量方法同电位差计一样同属于比较测量法。
5.所讨论的是直流单臂电桥（又称惠斯登电桥），主要是用来测量中等阻值（10～105Ω）电阻的；测量低阻（10～10-5Ω）用直流双臂电桥（又称凯尔文电桥），测量高阻（106～1012Ω）则用专门的高阻电桥或冲击法等测量方法。
6.电桥不仅可以测量电阻，还可以测量许多与电阻有关的电学量和非电学量，而且在自动控制技术中也得到了广泛的应用。