直流非平衡电桥
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。
非平衡直流电桥
非平衡直流电桥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)。
它们只能用于测量具有相对稳定状态的物理量，而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。
［实验目的］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测量电阻的基本原理和操作方法；［实验原理］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，下面对它们的工作原理分别进行介绍。
(一)单臂电桥(惠斯登电桥)单臂电桥是平衡电桥，其原理见图1，图2为FQJ-Ⅲ型的单臂电桥部分的接线示意图。
图1单桥的原理 图2单桥测量电阻图1中：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 之间为有一检流计G ，当平衡时，G 无电流流过，BD 两点为等电位，则： U BC =U DC ,I 1=I 4,I 2=I 3 下式成立：I 1R 1=I 2R 2 I 3R 3=I 4R 4由于R 4=R x ，于是有4321R R R R =R 4为待测电阻P x ，R 3为标准比较电阻，式中K=R 1/R 2，称为比率，一般惠斯登电桥的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。
3321KR R R R R x =⋅= (1)(二)双臂电桥(开尔文电桥) 由于单臂电桥未知臂的内引线、被测电阻的连接导线及端钮的接触电阻等影响，使单臂电桥测量小电阻时准确度难以提高，双臂电桥较好地解决了测量小电阻时线路灵敏度、引线、接触电阻所带来的测量误差，而且属于一次平衡测量，读数直观、方便。
直流非平衡电桥
设备无法启动
检查电源是否正常，检查设备 内部是否有短路或开路现象，
修复或更换损坏的部件。
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感谢观看
可调元件
除了可调电阻外，还可以采用其他可调元件，如可变电容、电感等，用于实现 电桥平衡。这些元件的调节范围应满足测量需求，并具有较高的稳定性和精度。
指示器及保护装置
指示器
用于显示电桥是否处于平衡状态。常用的指示器有检流计、 光电指示器等。当电桥平衡时，指示器应无偏转或发出信号 。
保护装置
为防止电桥过载或短路而损坏，应设置相应的保护装置。例 如，在电源回路中串联保险丝或自动开关，以便在电流过大 时自动切断电源。此外，还可以在桥臂上并联限流电阻或采 用其他限流措施，以保护电桥免受损坏。
调节电桥平衡
通过调节电阻箱中的电阻值， 使得电流表的示数为零，此时 电桥达到平衡状态。
改变条件重复实验
改变电源电压或电阻箱的阻值， 重复以上步骤进行多次实验。
数据记录表格设计
| 序号 | 电源电压（V） | 电阻箱阻值（Ω） | 电 压表示数（V） | 电流表示数（A） |
01
|1|||||
03
02
03
直流非平衡电桥测量原理 及方法
测量原理分析
直流非平衡电桥的基本原理
01
利用电桥平衡条件进行测量，当电桥平衡时，对角线上的两个
电阻的电压相等。
电阻变化对电桥平衡的影响
02
当待测电阻发生变化时，会打破电桥的平衡状态，从而产生输
出电压。
灵敏度与测量精度的关系
03
电桥的灵敏度决定了测量精度，灵敏度越高，测量精度也越高。
惠斯通电桥
一种常用的电桥类型，由四个电 阻组成，通过调节可变电阻使电 桥平衡，从而测量未知电阻。
非平衡直流电桥的原理和应用
非平衡直流电桥的原理和应用
非平衡直流电桥的原理是基于基尔霍夫第二定律，即在一个闭合回路内，电流的代数和为零。
电桥由四个电阻和一个未知元件构成，其中两个
电阻称为已知电阻，另两个电阻称为未知电阻。
电桥中通入一个已知电流，通过调节未知电阻或改变已知电阻的值，使电流从未知电阻的两个端点中
分流，使得电桥中的电流为零。
根据基尔霍夫第二定律，在电桥中的电流
为零时，可以通过测量电桥两侧的电压差来计算未知元件的参数。
1.电阻测量：通过非平衡电桥可以测量未知电阻的值。
在电桥平衡时，可以通过已知电阻与未知电阻的比例关系计算出未知电阻的值。
2.电容测量：非平衡电桥可以用于测量未知电容的值。
在电桥平衡时，通过改变电容器电极间的距离或改变电容量，可以测量未知电容的值。
3.电感测量：非平衡电桥可以用于测量未知电感的值。
在电桥平衡时，通过改变电感器中的铁心长度或改变电感器中的线圈匝数，可以测量未知
电感的值。
4.温度测量：非平衡电桥可以用于测量温度。
通过将温度传感器作为
未知元件接入电桥中，当电桥平衡时，可以测得温度的值。
5.湿度测量：非平衡电桥可以用于测量湿度。
通过将湿度传感器作为
未知元件接入电桥中，当电桥平衡时，可以测得湿度的值。
6.线性变换器：非平衡电桥还可以用于进行线性变换。
通过在电桥中
引入变压器并调节其参数，可以实现信号的线性放大或压缩。
总之，非平衡直流电桥是一种常用的测量电阻、电容、电感等参数的仪器。
它具有精度高、灵敏度好、稳定性强等优点，适用于各种工程领域的测量和控制应用。
《直流非平衡电桥》课件
科学研究
2
泛用于测量电阻、电容和电感等元件 的参数。
科学研究中的实验室常使用直流非平
衡电桥来进行各种物理量的测量。
3
医学诊断
直流非平衡电桥在医学诊断中也有应 用，例如测量生物体内部的电阻和电 容等参数。
直流非平衡电桥的使用注意事项
1 环境条件
2 参数调节
在使用直流非平衡电桥时，需要保持环境 温度和湿度的稳定，以免影响测量结果。
直流非平衡电桥的基本结构
电阻箱
电阻箱包含了一系列的可调电阻，用于构建电 桥电路中的电阻分支。
Байду номын сангаас电容器
电容器用于储存电荷，在电桥电路中起到平衡 电压的作用。
电感器
电感器是储存磁能的元件，用于在电桥电路中 引入不平衡。
电压表
电压表用于测量电桥中不平衡产生的电压差。
直流非平衡电桥使用的原理和方法
原理
直流非平衡电桥的原理基于电流的分布规律和 欧姆定律，通过调整电桥电路的参数使其达到 平衡。
《直流非平衡电桥》PPT 课件
欢迎来到《直流非平衡电桥》PPT课件！在这个课件中，我们将深入介绍直 流非平衡电桥的定义、基本结构、原理和方法，并探讨其优缺点、应用领域 和使用注意事项。让我们一起开始吧！
直流非平衡电桥的定义
直流非平衡电桥是一种电子仪器，用于测量电阻、电容和电感等电性元件的 物理特性。它通过测量电桥中电流的不平衡情况来判断待测元件的参数。
方法
使用直流非平衡电桥时，首先根据待测元件的 特性选择合适的电桥电路，然后调节电桥电路 中的参数，最终测量不平衡产生的电压差。
直流非平衡电桥的优点和缺点
优点
精度高，测量结果准确可靠。
缺点
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。
《直流非平衡电桥》课件
contents
目录
• 非平衡电桥的概述 • 非平衡电桥的基本原理 • 非平衡电桥的电路设计 • 非平衡电桥的实验操作 • 非平衡电桥的发展趋势与展望
非平衡电桥的概述
01
非平衡电桥的定义
非平衡电桥是指电桥电路中，输入信 号与输出信号的幅度大小不相等，即 输入信号与输出信号之间存在不平衡 状态。
智能化与自动化
非平衡电桥的智能化与自动化技 术，如自动校准、自动数据采集 等，成为研究的热点。
非平衡电桥的发展趋势和展望
更高精度的测量
随着科技的发展，非平衡电桥的测量精度有望进一步提高，满足 更严格的应用需求。
更广泛的应用领域
非平衡电桥有望在新能源、电动汽车等领域得到更广泛的应用。
更智能化的技术
非平衡电桥将进一步融合人工智能、物联网等技术，实现更智能 化的测量和管理。
实例电路的选择
选择一个具有代表性的电路进行 设计，如音频放大器、振荡器等 。
实例电路的实际制作
根据仿真测试结果，制作实例电 路的实际电路板。
非平衡电桥的实验
04
操作
实验操作前的准备
1 2
实验器材
非平衡电桥、电源、测量仪表、待测电阻等。
实验环境
确保实验室环境干燥、无尘、无磁场干扰。
3
安全措施
确保电源接地，避免触电危险。
非平衡电桥的前沿技术介绍
新型传感器技术
采用新型传感器技术，提高非平衡电桥的测量精度和稳定性。
大数据处理与分析
利用大数据处理与分析技术，对非平衡电桥采集的数据进行深度挖 掘和应用。
无线传输与远程监控
实现非平衡电桥的无线传输和远程监控，提高测量的灵活性和便捷 性。
直流非平衡电桥
( R1 / R1)
作 U g ，由图中求出最大非线性误
差 SV 0 和零点灵敏度 D ，与理论值比较。
数据处理之二
2、测量铜电阻的电阻温度系数
次 数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
T (℃)
U0 (V )
用作图法和最小二乘法处理数据，进
而求出铜的电阻温度系数 。
实验中的4个电阻箱，由于 其仪器误差不一定一致，虽然4 个电阻箱示值一样，但是实际阻 值不一定相同，因此，组成电桥 后，应适当调节 ，以使电桥 达到平衡。
R2
数据处理之一
1、研究非平衡电桥特性
R1 R2 R3 R4 400
E 4V
R1() 404.0 408.0 412.0 416.0 420.0
记录各阻值下所对应的不
平衡电压，作 U g
图。
实验内容之二
2、测量铜电阻的电阻温度系数
在原电路中用铜电阻代替 R1 ，将其 置于加热装置中，在室温下调电桥平衡。 然后加热铜电阻，每隔 5℃记录相应的U g 值 ，共测10个数据。
用作图法和最小二乘法处理数据，进
而求出铜的电阻温度系数 。
操作要点
问题思考
本实验采用高内阻电压表测量UR 来确定电阻的变化。试改用电流表测 量IR 来测量电阻的变化。
直流非平衡电桥
直流非平衡电桥相对平衡电桥而言，在 工程技术中应用更为广泛，比如有些电阻准 确度要求不高，但需要连续快捷的测量，就 要应用非平衡电桥。由于传感器的广泛应用， 在非平衡电桥中，某一个臂或几个臂可以是 传感元件，其阻值可随某一物理量的变化而 相应改变，用非平衡电桥可以快速连续地测 定其阻值的改变，因此可以得到该物理量的 变化信息，从而完成一定的测量。
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实验名称：直流非平衡电桥的应用
——数字温度计的设计Array姓名学号班级
桌号同组人
本实验指导教师实验地点：基础教学1106室
实验日期20 年月日时段
一、实验目的：
1. 掌握直流非平衡电桥的工作原理及与直流平衡电桥的异同；
2. 学习直流非平衡电桥的使用方法；
3. 学习传感器非线性特性的线性化设计
4.用直流非平衡电桥设计一款数字温度计。
二、实验仪器与器件：
1、DHQJ-1型非平衡电桥、导线若干；
2、DHW-1型温度传感实验装置（铜电阻、热敏电阻）；
三、实验原理：
1．直流平衡电桥、直流非平衡电桥
直流电桥可分为平衡电桥和非平衡电桥（非平衡电桥也称不平衡电桥或微差电桥）。
平衡电桥需要工作在平衡态下，可以准确测量未知电阻（如单臂电桥），测量精度很高。
但平衡的调节要求严格，需要耗费一定的时间。
非平衡电桥工作在非平衡态下，可测量任一桥臂上的物理量变化。
实际生产技术中，往往有些待测量准确度要求不是很高，但需要连续快捷的测量。
如：铁路桥梁的应力检测、产品质量检测及待测量的变化量中。
尤其在传感器技术越来越广泛应用于各种非电学量测量情况下，智能检测和自动控制系统中，直流非平衡电桥就显示出了优势，这时电桥中某一个或几个桥臂，往往是具有一定功能的传感元件，这些元件的电阻值随待测物理量（如温度、压力）的变化而相应改变，电桥处于非平衡状态。
利用非平衡电桥可以很快连续测量这些传感元件电阻的变化，由此获得这些物理量变化的信息。
本实验就是利用直流非平衡电桥的特点设计一款数字温度计。