§3-3～4惠斯登电桥
直流单臂电桥(惠斯登桥)
注意事项
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，以免损目的地从高位至低位顺次逼近调节，不应盲 目乱调。
考查题
1.在用电桥测量电阻时恰当选取倍率C的目的 何在?在实验中怎样判断C选得是否适当? 2.影响RX测量精确度的因素有哪些? 3.电源电压不太稳定是否影响测量的精确度? 电源电压太低为什么影响测量精确度? 4.若桥臂回路有导线不通，检流计偏转大或小？ 若检流计支路或电源支路不通，检流计偏转大 或小？若C和R0预置不当，检流计偏转大或小？
实验原理
在电桥平衡时有：
RaIa=RbIb RXIX=R0I0 且 Ia=IX, Ib=I0 则上式整理可得：
Ra RX = R0 Rb
为了计算方便，通常把Ra/Rb的比值选作成10n （n=0,±1,±2,…）。令C=Ra/Rb，则： RX=CR0 可见电桥平衡时,由已知的Ra、Rb（或C）及R0值便可算出RX。 人们常把Ra、Rb称做比例臂，C为比例臂的倍率；R0称做比较 臂；RX称做待测臂。
附1：AC5/Ⅱ型指针式检流计简介
检流计零点在刻度盘的中点，可以检测不同方 向的电流，常作检零器用。当用于测量微小电 流时，可从刻度盘上读出指针偏转的格数n， 再乘以该检流计的电流常数K（标在检流计的 铭牌上），即可求出流过检流计的电流值。
参考书
刘少杰，《大学基础物理实验》电磁学分册， 南开大学出版社，2002
实验内容
1. 自组单桥测未知电阻R1、R2，并测出电桥的灵敏度S1、S2。要 根据R1（即RX）的粗知值（R1在 1.2K 左右，R2在50 左右）正确选取倍率C，即Ra、Rb。 测量 完毕，计算RX的不确定度时，除考虑桥臂误差ρc和ρ0外，还应考 虑到对电桥平衡的判断误差。由于人眼只能分辩出检流计0.1格的 偏转量，故判断误差应为0.1/S，因此RX测量的总相对不确定度为：
惠斯登电桥
第4章惠斯登电桥在称重传感器中的应用4.1惠斯登电桥基本原理电阻是电路的基本元件之一，电阻的测量是基本的电学测量。
用伏安法测量电阻，虽然原理简单，但有系统误差。
在需要精确测量阻值时，必须用惠斯登电桥，惠斯登电桥适宜于测量中值电阻(1～106Ω)。
惠斯登电桥的原理如图4-l所示。
标准电阻R0、R1、R2和待测电阻RX连成四边形，每一条边称为电桥的一个臂。
在对角A和C之间接电源E，在对角B和D 之间接检流计G。
因此电桥由4个臂、电源和检流计三部分组成。
当开关KE和KG 接通后，各条支路中均有电流通过，检流计支路起了沟通ABC和ADC两条支路的作用，好像一座“桥”一样，故称为“电桥”。
适当调节R0、R1和R2的大小，可以使桥上没有电流通过，即通过检流计的电流IG = 0，这时，B、D两点的电势相等。
电桥的这种状态称为平衡状态。
这时A、B之间的电势差等于A、D之间的电势差，B、C之间的电势差等于D、C之间的电势差。
设ABC支路和ADC支路中的电流分别为I1和I2，由欧姆定律得I1 RX = I2 R1I1 R0 = I2 R2两式相除，得102X R R R R =(4-1)(1)式称为电桥的平衡条件。
由(1)式得102X R R R R =(4-2)即待测电阻RX 等于R1 / R2与R0的乘积。
通常将R1 / R2称为比率臂，将R0称为比较臂。
4.2电阻应变式称重传感器电阻应变式称重传感器的基本工作原理是当被测重力作用在其上是，粘附在弹性体上的惠斯登电桥就会产生不平衡输出，改输出信号正比于被测重力，从而可以方便地被显示仪表接受并运算，现实被测重物的质量。
在电阻应变式传感器中惠斯登电桥完成了讲重力信号转变成电压变量的重要功能。
该电压信号可以直接输入数字显示仪表，也可以和其它称重传感器的信号进行并联或串联后输出，实际应用中十分灵活、方便。
4.2.1 结构及组成电阻应变式称重传感器（以下简称传感器）的工作过程可以分为3个相互关联的阶段。
惠斯登电桥的原理操作要点
惠斯登电桥的原理操作要点惠斯登电桥是一种常用于测量电阻值的电路，它的原理操作要点如下：1. 基本原理惠斯登电桥利用了电流在不同电阻上的分配性质，通过调整未知电阻和已知电阻之间的比例关系，使得整个电路达到平衡状态。
当电路平衡时，无电流通过检测线圈，可以利用平衡条件求出被测电阻。
2. 电路组成惠斯登电桥主要由四个电阻组成，分别为未知电阻RX、已知电阻R1、R2和R3，在检测线圈的两端分别接入一个电压源U0和一个电流表。
3. 原理操作步骤(1) 将已知电阻R1、R2和R3与未知电阻RX按照电桥电路图的连接方式连接好。
(2) 调节电桥电路中的滑动变阻器或电位器，改变已知电阻R3的电阻值，使得电桥每个支路都达到平衡状态。
(3) 平衡状态下，电流表显示电流为0，此时可以通过平衡条件求解未知电阻RX。
4. 平衡条件的推导根据基尔霍夫电压定律和欧姆定律，可以推导出电阻平衡条件。
在平衡状态下，电桥电路中各支路电流满足以下关系：U0 = I1*R1U0 = I2*R2Ux = I3*RX其中，U0是电源电压，I1、I2和I3分别是电流表示读数。
根据电桥的物理特性，平衡状态下电流I1和I2的大小相等，即I1 = I2。
将上述两个方程联立可得：R1/R2 = U1/U2同理，平衡状态下I3和I2可认为大小相等，即I3 = I2。
将上述两个方程联立可得：RX/R3 = Ux/U2将上述两个关系组合在一起，可以得到电阻平衡的条件：RX = R1*R3/R25. 误差分析与校正实际测量中，由于电桥电路中元件阻值的精度限制和测量仪器的精度限制，会引入一定的误差。
常见的误差主要有接触电阻、电源内阻、温度对电阻的影响等。
为了减小误差，可以采取以下措施：(1) 使用低接触电阻的导线和接插件；(2) 选择稳定的电源，避免电源内阻对测量结果的影响；(3) 控制温度变化范围，或者采用温度补偿方法进行校正。
总结：惠斯登电桥的原理操作要点主要包括电路的组成、原理操作步骤、平衡条件的推导以及误差分析与校正。
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”。
惠斯登电桥物理实验
惠斯登电桥物理实验惠斯登电桥物理实验是一种常用的测量电阻的实验方法。
它适用于测量小阻值、精度要求较高的情况，被广泛应用于科研和工程实验中。
本文将从实验原理、实验装置与操作、实验注意事项等方面进行介绍，带您深入了解惠斯登电桥实验。
一、实验原理惠斯登电桥的基本原理是利用桥路平衡条件来测量未知电阻的阻值。
在电桥平衡时，通过简单的数学计算即可求出未知电阻的阻值。
它的基本桥路是由四个电阻组成的电桥，其中包括两个已知电阻和一个待测电阻。
二、实验装置与操作1. 实验装置：惠斯登电桥实验所需的装置主要包括：惠斯登电桥、恒流源、滑线电位计、待测电阻以及连接电线等。
2. 实验操作步骤：a. 将滑线电位计连接到电桥中，用滑线搭接A、B两端。
b. 将已知电阻R1和R2连接到电桥两边，其中一个已知电阻连接到A端，另一个连接到B端。
c. 将待测电阻Rx连接到电桥中，其中一个端子连接到C端，另一个连接到D端。
d. 打开恒流源使电桥产生平衡状态，记录电桥两侧的电位值。
e. 分别改变待测电阻Rx的阻值，再次进行电桥平衡操作。
f. 通过计算不同情况下的电位差并应用惠斯登电桥平衡条件，计算出未知电阻Rx的阻值。
三、实验注意事项1. 恒流源的电流应适中，过大会导致电桥无法平衡，过小则会影响实验的准确度。
2. 滑线电位计的选择应根据待测电阻的阻值范围进行调整，不同范围的滑线电位计有不同的刻度。
3. 实验过程中要保持电桥的平衡状态，并记录电桥两侧的电位值，以便进行后续计算。
4. 实验结束后，要及时关闭电源，避免电路出现短路或其他安全问题。
综上所述，惠斯登电桥物理实验是一种简单且有效的测量电阻的方法。
通过精确的测量和计算，可以得到待测电阻的准确阻值。
在实际应用中，惠斯登电桥可以用于测量电阻的变化、电阻温度系数的测定等方面，为科学研究和工程实践提供了重要的支持。
希望本文对您了解惠斯登电桥实验有所帮助。
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。
复习-惠斯登电桥
复习内容
1 2 3 4 实验原理
滑线式惠斯登电桥QJ23箱式惠斯Fra bibliotek电桥总结
1、实验原理
电桥平衡时：
R1 Rx R3 R2
注意：检流计和B、D两点的位置
实验内容
1、滑线式惠斯登电桥 2、QJ23型箱式惠斯登电桥
2、滑线式惠斯登电桥
R1 l1 Rx R3 Rx R3 R2 l2
D
2、滑线式惠斯登电桥
数 据 记 录 与 处 理 x x x （1）记录原始数据要完整：一组数据的构成 （2）应先算每次的Rx，再平均。 ( R R ) 2 i 只取1位，下 一位0以上的 数一律进位; 单位
（3）绝对不确定度： n( n 1) R 末位要与不确定度对 将每组的Rx看成直接测量量, 不考虑B类不确定度 1 位 ， 齐，下一位4舍5入 绝 对 不 确 定 度 只 取 下一位0以上的数一律进位 （4）结果表示 如：Rx＝1024.29±11.3Ω Rx＝（1.02±0.02）×103Ω 末 一般取2位 （5）相对不确定度位 要 Rx 100 % 0.070 % E 与 Rx
检
(4)如何测量未知电阻？ (3)如何调整电路的灵敏度？ (2)连接电路后，如何检查电路是不是正常的？ (1)理解电路的实物图 Rx 流 电源、电阻 2 检流计 Rx 不变，l1 、l 滑线式电桥 电阻箱的位置，读数需估读，一组数据的构成计 大、等、移、反 滑线变阻器 直流稳压电源
指 针 不 偏 转 / 只 偏 向 一 边
（3）先用点触式
用惠斯登电桥测量电阻时，为什么要将R3，Rx 的位置互换？为什么要改变电源的极性？
答：将Rx与R3互换位置，是为了消除比率臂（电阻丝、标尺）的 不均匀引起的系统误差。改变电源极性，以消除由于检流计零点 漂移而引入的系统误差。
惠斯登电桥
实验12 惠斯登电桥电桥广泛应用于工程技术中的测量。
电桥从结构米分：有单臂电桥和双臂电桥；从指示状态来分：有干衡电桥和不平衡电桥；从使用电源性质来分：有直流电桥和交流电桥。
惠斯登电桥屑直流干衡单臂电桥，它是学习掌握电桥原理和使用的基础。
【一】实验目的1.掌握直流干衡单臂电桥的原理和特点．2.掌握正确使用QJ一23型盒式电桥测量电阻的方法：3.学习对测量结果的误差分析。
电桥原理图，【二】实验原理图R2，R2，月和兄联成一四边形』月c0，条边称为电桥的一个桥臂，在四边形对角A和c 之间有直流电源s，称之为电源对角线；在另一组对角。
取之间接上检梳计c，称之为测量对角线。
好比河上架±可以说电桥的“桥”就是指这条测量对角线，其作用是“桥”的两端。
和。
的电位进行比较。
在测量过程中调节A1，A：和x使检流计中没有电通过，即“桥”的两端。
和s两点电位相等，这时称为桥平衡。
此时，显然R1／R2。
＝Rx／R，即在盒式惠斯登电桥中R1／R2是一些固定的比率，如0．01、0．1、1、10，等，称其为比率臂；R则是用来与Rx．进行比较的电阻，故称其为比较臂，所用电桥法测电阻，实际上是用比较法进行测量．惠斯登电桥测量的电阻范围一般为1～l06(Q)，在确保检流计的灵敏度情况下，仪2e的准确度与直流电源电压有关，与测量电阻阻值范围有关，见表12—1．我们会发现在电桥于衡后，若微小改变被测电阻值，检流计的指针并不发生偏转，显然这时它没有反映被测电阻的这一改变，那么改变多大的阻值时它才能反映呢?这与具体的电桥有关，为了定量的确定电桥灵敏程度，我们引用灵敏度的概念，其定义为S=Δn／(ΔRx/Rx)=Δn／(ΔR/R) (12—2)式中Δn为发生巩或业时检流计偏转的格数。
由于(ΔRx/Rx)或AR／R为相对改变之值，故上式又有相对灵敏度之称．S越大，说明电桥越灵敏，误差越小，例如&＝100格＝1格／(击)，则电桥平衡后属要n值改变l甲d，检流计就会有1格偏转．一般讲，检流计指针偏转1／10格时，就可以被觉察，也就是说，此灵敏度的电桥，在它平衡后，n值只要改变o．1甲d，我们就能够觉察出来，这样由于电桥灵敏度的限制所导致的误差肯定不会大于o．1甲d，这也正是我们测定电桥灵敏度的目的．1．组装电桥(1)用四旋钮电阻箱选用A，和d：，组成电桥比率臂R,／Rz，再用标准电阻(用六旋钮电阻，待测电阻、栓流计、具有保护电阻的开关、电源等组装成电桥。
惠斯登电桥物理实验
惠斯登电桥物理实验引言：惠斯登电桥是一种用来测量电阻的电路。
它由英国物理学家惠斯登于1854年发明，是一种经典的电阻测量方法。
本文将介绍惠斯登电桥的原理、实验步骤以及实验结果的分析和应用。
一、原理惠斯登电桥的基本原理是平衡条件下电桥两侧的电势差为零。
当电桥平衡时，通过电桥的电流为零，此时可以通过测量电桥两侧的电势差来计算未知电阻的值。
二、实验步骤1. 连接电路：将待测电阻与已知电阻R1、R2和R3连接成一个平衡电桥。
其中R1、R2和R3为已知电阻，待测电阻为Rx。
2. 调节电阻：通过调节变阻器或电位器，使得电桥两侧的电势差为零。
此时电桥达到平衡状态。
3. 测量电势差：使用电压计或万用表测量电桥两侧的电势差，记录下测量值。
4. 计算电阻：根据已知电阻和电势差的测量值，使用惠斯登电桥的公式计算待测电阻Rx的值。
三、实验结果分析根据惠斯登电桥的公式，可以计算出待测电阻Rx的值。
在实际实验中，由于电路的精度、测量仪器的误差等因素，测量结果可能存在一定的误差。
因此，在实验中需要注意以下几点：1. 保证电路连接的良好：电路的连接应牢固可靠，避免因接触不良而引起测量误差。
2. 注意电桥的平衡状态：在调节电阻时，应仔细观察电桥两侧的电势差是否为零，确保电桥处于平衡状态。
3. 多次测量取平均值：为了提高测量结果的准确性，可以进行多次测量并取平均值，减小误差的影响。
四、应用领域惠斯登电桥是一种常用的电阻测量方法，广泛应用于科学研究和工程实践中。
它可以用来测量各种类型的电阻，包括金属电阻、电解质电阻、半导体电阻等。
惠斯登电桥还可以用于测量温度、湿度等物理量的变化，以及检测电路中的故障。
结论：通过惠斯登电桥物理实验，我们可以准确测量电阻的值。
这种电桥方法简单可靠，适用范围广泛。
在实际应用中，我们需要注意实验步骤的正确性和实验结果的准确性，以保证测量结果的可靠性。
注：本文描述的是惠斯登电桥的基本原理和实验步骤，并未涉及具体的实验数据和计算方法。
惠斯通电桥介绍课件
谢谢
惠斯通电桥应用领域
01
测量电阻：惠斯通电桥是测量电阻的重要工具，广泛应用于电子、电气等领 域。
02
温度测量：惠斯通电桥可以用于温度测量，通过测量电阻的变化来计算温度。
03
压力测量：惠斯通电桥可以用于压力测量，通过测量电阻的变化来计算压力。
04
流量测量：惠斯通电桥可以用于流量测量，通过测量电阻的变化来计算流量。
发展趋势
惠斯通电桥在测量 领域中的应用越来 越广泛，如温度、 压力、流量等参数
的测量。
随着科技的发展， 惠斯通电桥的测量 精度不断提高，可 以满足更高精度的
测量需求。
惠斯通电桥与其他 测量技术的融合， 如传感器技术、信 号处理技术等，可 以提高测量性能和
扩展应用领域。
惠斯通电桥的数字 化和智能化发展， 可以实现远程控制 和自动测量，提高 测量效率和降低人
误差的影响
消除环境干扰：尽量
在无干扰的环境中进
行测量，避免温度、
2
湿度等环境因素对测
量结果的影响
3
正确操作：严格按
照操作规程进行测
量，避免人为操作
失误导致的误差
惠斯通电桥发展趋 势
技术进步
01
传感器技术的发展：提高了惠斯通电桥的
测量精度和稳定性
02
数字信号处理技术的应用：实现了惠斯通电
桥的自动化、智能化和网络化
04
惠斯通电桥具 有较高的测量 精度和稳定性， 广泛应用于电 子测量领域
惠斯通电桥工作原理
01 惠斯通电桥是一种用于测量电阻的电路
02 主要由四个电阻组成，其中两个电阻为已知电阻，另 外两个电阻为待测电阻
03 惠斯通电桥通过比较两个已知电阻和两个待测电阻的 电压和电流，从而计算出待测电阻的值
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§ 3-4-2电阻式传感器电桥的模拟线性化
•
运放的输出vo使两个检测点的电Байду номын сангаас 相等，使输出vo与x呈线性关系。 vo=-Vr x / 2
•
运放的输出使两个检 测电的电压相等，使 输出vo与x呈线性关系。
2013-1-25
7
传感技术及应用
§ 3-4-3传感器电桥的校准和平衡
•
用并联电阻Rc来确定S。
2013-1-25
15
传感技术及应用
§ 3-4-5. 惠斯登电桥的电源
• 电源稳定性的要求 供给桥路的电源电压应该是非常稳定的。输出电压受到电源电压 变化的直接影响。 dVr/Vr=dvo/vo 普通的稳压电源温漂太大(0.1%/℃)不能使用。 避免电源影响的措施：
• (a)
比值测量电路 基于模数转换器的比值测量电路不要求电桥电源有高稳定性
8
传感技术及应用
§ 3-4-4传感器电桥的差值测量、平均值测量和补偿
利用连接在电桥上的多路传感 器，可以实现差值测量、平均值测 量并可实现干扰补偿。 • (a)差值与多路传感器测量
左图的电路的不同支路上各加 入两个传感器对差值进行测量。输出 电压为
2013-1-25
9
传感技术及应用
两个如图放置在构件上的两个应变片将产生以下输出
•
远距离电桥供电
•
• •
•
电桥交流激励与热电动势
• • •
采用交流激励电源可以消除温差 热电动势 易受到杂散电容的影响 电源频率应比被测对象的频率高 十倍
2013-1-25
17
§ 3-4-6惠斯登电桥的检测 方法
传感技术及应用
•
2013-1-25
(a)差动放大器 (b)带悬浮电压的单端放大器 (c)悬浮激励允许使用单端接地的放大 器 (d)悬浮电容允许将带有接地激励的电桥与单端接地的放大器连接。
2013-1-25
10
传感技术及应用
受到大小相同、负号相反的应变， 如右图所示连接的两个应变将产生下 列电压输出：
2013-1-25
11
传感技术及应用
右图(a)所示电 桥包含了粘贴在图 (b)所示悬臂梁每一 侧上的两个相同双 应变组合片。输出 电压为：
输出为线性、 且有比单一应变片 高4倍的灵敏度。 上述不同的测 量连接分别称为：
如果电桥用恒定电流源供电，则输出电压 只有当x<<k+1时，输出电压 才与R3成正比。 对于x＝0，其灵敏度为
2013-1-25
5
传感技术及应用
•
对金属应变片而言，x很少超过0.02。为 改善灵敏度，通常k=1。由于x很小，一般 忽略电压输出公式分母中的x。 由上述条件，可得
2013-1-25
6
传感技术及应用
2013-1-25
4
传感技术及应用
§3-4惠斯登电桥：偏转测量
偏转测量： 不使电桥恢复平衡，而 是测量两个分压器之间的电 压差或电流检测器的电流值。
§3-4-1灵敏度和线性
在图（a)中，若电桥在 x=0时平衡，定义参数k: k=R1/R4= R2/R0 则两分支的电压差为： vo=Vr(R3/(R2+R3) -R4/(R1+R4))
§3-3惠斯登电桥：平衡测量
惠斯登电桥采用的比较测量法， 通过调整电阻R4,使电流检测器示值 为0，达到电桥达到平衡状态时,下 式成立：
R3=R4 (R2/R1) • 与电源电压，电流无关 • 与电流检测器类型和阻抗无关
（a)惠斯登电桥采用的比较测量法
• 电源和电流检测器可互换
（b)消除接触电阻对平衡产生的影响
18
基于模数转换器的比值测量电路不要求电桥电源有高稳定性
2013-1-25 16
传感技术及应用
•
集成电路电压基准 即使用稳定度很差的电压源供电， 集成电路电压基准也能使激励电 压维持恒定不变。如右图所示。 远距离电桥供电不能忽视引线 电阻的影响，电桥两端的电压和 电源的输出电压是有差异的。 右图所示电路可以将所需电压加 到远距离的电桥两端。 采用恒定电流供电的电桥不存在 引线压降问题。
开关断开时，对于x=0.调节Ra，使vo=0。 开关闭合后，输出偏转等于R3改变x所产生的偏转： RoRc/(Ro+Rc)=Ro(1+x) x=-Ro/(Ro+Rc) 于是，x=0时的灵敏度为 So= vo/xRo=-vo/Ro(1+Rc/Ro)
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调节平衡
电阻器存在容差，电桥往往不能满足平衡条件，增加Ra、Rb加以调节。
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传感技术及应用
• 远距离使用传感器
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采用3引线方式消除导线的影响， 如左图所示。
Rw R4 1 R3 R1
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采用一组3引线测量多个传感器， 如左图所示。
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传感技术及应用
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用示零法实现的一种自动惠斯登电桥平衡系统 采用输出两个互补电流源的数模转换器（DAC)。
四分之一桥（一个传感器） 半桥（二个传感器） 全桥（四个传感器）
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传感技术及应用
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传感技术及应用
（b)测量平均值
惠斯登电桥可 以通过连接若干个 传感器来测量平均 值。如右图所示。 电桥输出电压为：
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传感技术及应用
(c)温度补偿
应变片虽然对温度敏 感，但电桥能将敏感程度 减小到最小程度。 右图所示，在同一电 桥支路中作为工作应变片 的平衡应变片能补偿由温 度变化引起的相对电阻变 化y。平衡应变片未粘贴 到受应力作用的材料上， 所以它经历相同的温度变 化，但不会与应变相关的 变化x。 半桥和全桥连接有自 身热补偿。
传感技术及应用
§3电阻式传感器的信号调节
§3-3惠斯登电桥：平衡测量 §3-4惠斯登电桥：偏转测量
§3-4-1灵敏度和线性 §3-4-2模拟线性化 §3-4-3校准和平衡 §3-4-4差值测量、平均值测量和补偿 §3-4-5电源 §3-4-6惠斯登电桥的检测方法
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