直流非平衡电桥的原理和应用

1. 引言

直流非平衡电桥是一种常见的电子测量仪器，它通过比较两个电阻或电压的差

异来检测电流或电压的变化。本文将介绍直流非平衡电桥的基本原理和常见的应用。

2. 原理

直流非平衡电桥是基于电桥原理设计的。电桥是由多个电阻和电压源组成的电路，普通的电桥是基于交流电的测量原理，而直流非平衡电桥则用于直流电的测量。

直流非平衡电桥通常由以下几个主要元件组成： - 电桥电路：包括电源和电阻

组成的电桥电路，其中包括两个待测电阻和两个已知电阻。 - 微电流表：用于测量

电桥两侧的电压差异。 - 可调电阻：用于调整电桥平衡状态。

当电桥平衡时，微电流表指针不会偏移，即电桥两边的电压差异为零。如果待

测电阻发生变化，电桥将不再平衡，微电流表将显示电压差异大小，通过测量电桥电路的非平衡度，可以得出待测电阻的值。

3. 应用

直流非平衡电桥在实际应用中有多种用途，下面介绍其中几个常见的应用场景。

3.1 温度传感器

直流非平衡电桥可以作为温度传感器的测量原理之一。通过将热敏电阻作为待

测电阻接入电桥电路中，当温度发生变化时，热敏电阻的电阻值会发生变化，导致电桥不平衡。通过测量电桥的非平衡度，可以得到温度的变化情况。

3.2 压力传感器

直流非平衡电桥也可以用作压力传感器的测量原理之一。通过将压阻作为待测

电阻接入电桥电路中，压阻的电阻值会随压力的变化而变化，导致电桥不平衡。通过测量电桥的非平衡度，可以得到压力的变化情况。

3.3 流量传感器

直流非平衡电桥还可以应用于流量传感器中。通过将热敏电阻或压阻与流量传

感器结合，当流体流过传感器时，流速的变化会导致热敏电阻或压阻的电阻值变化，从而引起电桥不平衡。通过测量电桥的非平衡度，可以获得流速的变化情况。

3.4 拉力传感器

直流非平衡电桥还可用于测量材料或装置的拉力。通过将拉力传感器连接到电桥电路中，拉力的变化会导致电桥不平衡。通过测量电桥的非平衡度，可以获得拉力的变化情况。

4. 总结

直流非平衡电桥是一种常见的电子测量仪器，基于电桥原理设计。它可以应用于多个领域，如温度传感器、压力传感器、流量传感器和拉力传感器等。通过测量电桥的非平衡度，可以得到待测物理量的变化情况。为了提高测量精度，直流非平衡电桥通常需要进行校准和调整。在实际应用中，还需要考虑电源稳定性、电桥电路稳定性等因素，以确保测量结果的准确性和可靠性。

以上是关于直流非平衡电桥的原理和应用的简要介绍，希望对读者有所启发。

非平衡直流电桥实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除非平衡直流电桥实验报告篇一：直流非平衡电桥实验报告直流非平衡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.了解非平衡电桥的组成和工作原理，以及在实际中的

应用。 2.学会用外接电阻箱法(:非平衡直流电桥实验报告)研究非平衡电桥的输出电压与电阻应变量之间的关系，通过作图研究其线性规律。 3.了解桥臂电阻大小对非平衡电桥的灵敏度和线性范围的影响，学会根据不同的测量需求来选择合适的桥臂电阻。 4.学会利用非平衡电桥测量cu丝的电阻温度系数。实验内容：此处仅对2.（2）的作图给出范例（用origin作图）：要画三大组图，分别是R0=1000欧5000欧50欧三种情况下的。每组三小图，包括原图，放大后的上界图，放大后的下界图。这样能比较精确的找到线性区间。篇二：直流电桥实验报告清华大学实验报告系别：机械工程系班号：72班姓名：车德梦（同组姓名：）作实验日期20XX年11月5日教师评定：实验3.3直流电桥测电阻一、实验目的（1）了解单电桥测电阻的原理，初步掌握直流单电桥的使用方法；（2）单电桥测量铜丝的电阻温度系数，学习用作图法和直线拟合法处理数据；（3）了解双电桥测量低电阻的原理，

非平衡电桥

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。图3为双臂电桥原理图，图4为FQJ-Ⅲ型的双臂电桥部分接线示意图。图3双桥的测量原理图4双桥测量线路从图3中看出，在单臂电桥的基础上，增设了电阻R 1、R 3′构成另一臂，被测电阻R x 和标准电阻R N 均采用四端接法，C 1、C 1′两个电流端，接电源回路，从而将这两端的引线电阻、接触电阻折合到电源回路的其它串联电阻中，P 1、P 2、P 1′、P 2′是电压端，通常接测量用的高电阻回路或电流为零的补偿回路，使这它们的引线电阻和接触电阻对测量的影响大为减少。C 2、C 2′两个电流端的附加电阻和连线电阻总和为r ，只要适当调整R 1、R 2、R 3、R 3′的阻值，

直流非平衡电桥实验

（11）常用半导体热敏电阻的B 值约为1500～5000K 之间。 ②用非平衡电桥进行热敏电阻线性化设计的方法。在图1中，R 1、R 2、R 3为桥臂测量电阻，具有很小的温度系数，Rx 为热敏电阻，由于只检测电桥的输出电压，故R L 开路，根据（2）式有式中可见U 0是温度T 的函数，将U 0在需要测量的温度范围的中点温度T 1处，按泰勒级数展开（12）其中式中U 01为常数项，不随温度变化。U 0'（T -T 1）为线性项，U n 代表所有的非线性项，它的值越小越好，为此令 =0，从U n 的三次开始是非线性项，且数值很小，可以忽略不计。（12）式中U 0的一阶导数为将代入上式并展开求导可得： U 0的二阶导数为令 =0，可得： T B 2Ae )T 2B ()T 2B (R --+=0 Un )T (T U U U 10010+-'=+n 13n 0(n)210)T (T U n!)T (T U Un -∑∞-''==+12 1T B X e A R =E R R R Rx R Rx U 31320⋅' ⎪⎭ ⎫ ⎝⎛ +-+='T B X e A R =0U ''E R R R Rx R Rx U 31320⋅⎪⎭ ⎫ ⎝⎛+-+=0U ''E T )Ae R (Ae BR U 2 2 T B 2T B 20⋅+- =''⎪⎭ ⎪ ⎬⎫ ⎪⎩⎪⎨⎧⋅+-=''E T )Ae R (Ae BR U 22T B 2T B 20E Ae )T 2B ()T 2B (R T )Ae R (Ae BR T B 243T B 2T B 2⋅⎭⎬⎫⎩ ⎨⎧--++=2 T B R T 2B Ae ⋅+=

直流非平衡电桥的原理和应用

直流非平衡电桥的原理和应用 1. 引言直流非平衡电桥是一种常见的电子测量仪器，它通过比较两个电阻或电压的差异来检测电流或电压的变化。本文将介绍直流非平衡电桥的基本原理和常见的应用。 2. 原理直流非平衡电桥是基于电桥原理设计的。电桥是由多个电阻和电压源组成的电路，普通的电桥是基于交流电的测量原理，而直流非平衡电桥则用于直流电的测量。直流非平衡电桥通常由以下几个主要元件组成： - 电桥电路：包括电源和电阻组成的电桥电路，其中包括两个待测电阻和两个已知电阻。 - 微电流表：用于测量电桥两侧的电压差异。 - 可调电阻：用于调整电桥平衡状态。当电桥平衡时，微电流表指针不会偏移，即电桥两边的电压差异为零。如果待测电阻发生变化，电桥将不再平衡，微电流表将显示电压差异大小，通过测量电桥电路的非平衡度，可以得出待测电阻的值。 3. 应用直流非平衡电桥在实际应用中有多种用途，下面介绍其中几个常见的应用场景。 3.1 温度传感器直流非平衡电桥可以作为温度传感器的测量原理之一。通过将热敏电阻作为待测电阻接入电桥电路中，当温度发生变化时，热敏电阻的电阻值会发生变化，导致电桥不平衡。通过测量电桥的非平衡度，可以得到温度的变化情况。 3.2 压力传感器直流非平衡电桥也可以用作压力传感器的测量原理之一。通过将压阻作为待测电阻接入电桥电路中，压阻的电阻值会随压力的变化而变化，导致电桥不平衡。通过测量电桥的非平衡度，可以得到压力的变化情况。 3.3 流量传感器直流非平衡电桥还可以应用于流量传感器中。通过将热敏电阻或压阻与流量传感器结合，当流体流过传感器时，流速的变化会导致热敏电阻或压阻的电阻值变化，从而引起电桥不平衡。通过测量电桥的非平衡度，可以获得流速的变化情况。

直流非平衡电桥

直流非平衡电桥直流电桥是一种精密的非电量测量仪器，有着广泛的应用。它的基本原理是利用已知阻值的电阻，通过比例运算，求出一个或几个未知电阻的阻值。直流电桥可分为平衡电桥和非平衡电桥。平衡电桥需要通过调节电桥平衡求得待测电阻阻值，如惠斯登电桥、开尔文电桥均是平衡式电桥。平衡电桥可用来测定未知电阻，由于需要调节平衡，因此平衡电桥只能用于测量具有相对稳定状态的物理量，比如固定电阻的阻值。而对变化电阻的测量有一定的困难。如果采用直流非平衡电桥，则能对变化的电阻进行动态测量，直流非平衡电桥输出的非平衡电压能反映电阻的变化，在实际应用中许多被测物理量都与电阻有关，如力敏电阻、热敏电阻、光敏电阻等，只要将这些特殊的电阻装在电桥的一个桥臂上，当某些被测量发生变化时，就引起电阻值的变化，从而输出对应的非平衡电压，就能间接测出被测量的变化。利用这种原理我们可制作电子天平、电子温度计、光通量计等。因此直流非平衡电桥与平衡电桥相比，有着更为广泛的应用。实验目的（1）了解非平衡电桥的组成和工作原理以及它在实际中的应用。（2）学会用外接电阻箱研究非平衡电桥的输出电压与应变电阻的关系，通过作图研究其线性规律。（3）了解桥臂电阻大小对待测电阻的灵敏度和线性范围的影响，学会根据不同的测量需求来选择合适的桥臂电阻。（4）学会利用非平衡电桥测量Cu丝的电阻温度系数。实验仪器稳压电源、电阻箱、万用表（用作毫伏表）、Keithy2000（用作微伏表）、铜丝（漆包线）、加热台、温度计、导线等。实验原理非平衡电桥原理如图所示，当R3/R2=R4/R1时，电桥平衡，即：I g=0，U g=0；当用R4+ΔR代替R4时，R3/R2不等于R4+ΔR/R1，此时，I g不等于0，U g不等于0，为非平衡状态。

非平衡电桥的原理和应用

非平衡电桥的原理和应用摘要在学习电桥原理部分知识过程中，我对其产生了浓厚的研究兴趣。在老师的指导和帮助下，我通过设计将一个数字电压表改装成数字温度计。本文主要介绍非平衡电桥的原理和特性，并分析了利用非平衡电桥设计和组装热敏电阻-电子数字温度计的具体过程。分析（一）非平衡电桥的工作原理经过对非平衡电桥相关资料的查阅及仔细研究，我对其已有了清晰地认识。首先，我来对非平衡电桥及其原理做一个简要的介绍。图1 非平衡电桥非平衡电桥的原理图如图1 所示，当调节21R R 、和3R ，使桥的B 、D 两端电势相等，这时电桥达到平衡。如果将平衡电桥中的待测电阻换成电阻型传感器，当外界条件(如温度、压力、形变等)改变时，传感器阻值会有相应变化，B 、D 两端电势不再相等，这时电桥处于非平衡状态。假设B 、D 之间有一负载电阻g R ，其输出电压g U 。如果使21R R 、和3R 保持不变，那么x R 变化时g U 也会发生变化。根据x R 与g U 的函数关系，通过检测桥路的非平衡电压g U ，能反映出桥臂电阻x R 的微小变化，测量外界物理量的变化，这就是非平衡电桥工作的基本原理。当桥臂电阻取不同的值时，电桥可以分为三类：

（1）等臂电桥：R R R R R x ====321 （2）输出对称电桥，也称卧式电桥：R R R x ==1,'32R R R ==,且'R R ≠。（3）电源对称电桥，也称立式电桥：R R R x ==3，'21R R R ==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 ，仅有电压输出并用0U 表示，若后面接数字电压或高输入阻抗放大器时即属于此种情况。根据分压原理，设ABC 半桥的电压降为s U ，输出电压为0U ： s x x s s x x DC BC U R R R R R R R R U R R R U R R R U U U ) )((3213 1232310++-=+-+= -= （1）当满足条件x R R R R 231=，电桥输出00=U ，即电桥处于平衡状态，这称为电桥平衡条件。为了测量的准确性，在测量的起始点，电桥必须调到平衡，这称为预调平衡。这样调节可以使电桥的输出只与某一臂的电阻变化有关。若321R R R 、、固定，设x R 为温度的函数x t R t R R ==)(，则当温度t t t ∆+→00时， x x R R R ∆+→0，因电桥不平衡而产生的电压输出为： s x x U R R R R R R R t U ⋅+∆++∆=) )(()(320120 （2）设电桥的比率K R R =21/，待测桥臂的相对变化为0/R R x ∆=δ，则式（2）表示为 U K K K t U ) 1)(1()(0+++=δδ （3）由式（3）可知，当待测桥臂的相对变化很小，即1<<δ时，可以认为非平衡电桥的输出电压0U 与x R ∆成线性关系，这时式（3）可表示为 s U K K U 2 0) 1(+=δ （4）（二）非平衡电桥的工作特性其次，对于非平衡电桥的工作特性分析如下： 1．非平衡电桥的电压输出灵敏度定义x u R U S ∆∆=/为电桥的输出电压灵

非平衡直流电桥数据处理参考

非平衡直流电桥数据处理参考非平衡直流电桥是一个用于测量电阻的装置，其数据处理方法与平衡电桥有所不同。以下为非平衡直流电桥数据处理方面的参考。一、基本原理非平衡直流电桥是利用电阻的电压降来测量电阻的方法。它利用两个电阻R1和R2来组成电桥，其中R1是待测电阻，R2是已知标准电阻。在电桥的输入端施加一个直流电压，当电桥处于平衡状态时，R1和R2上的电压相等，即V1=V2。但是，当电桥处于非平衡状态时，R1和R2上的电压不再相等，即V1≠V2。通过测量R1上的电压降V1和R2上的电压降V2，可以计算出待测电阻R1的阻值。二、数据处理方法非平衡直流电桥的数据处理方法包括以下步骤： 1.记录测量数据在电桥处于非平衡状态时，记录下R1和R2上的电压降V1和V2，以及输入电压V0。 2.计算电压比计算R1和R2上的电压降之比，即ΔV=V1-V2/V0。 3.计算待测电阻根据ΔV与待测电阻的关系式，可以推导出待测电阻的表达式： R1=(ΔVR2/ΔU-R2)/ΔU 其中，ΔU表示R1和R2之间的电压差，即ΔU=V1-V2。 4.数据处理注意事项在进行非平衡直流电桥数据处理时，需要注意以下几点：（1）要保证测量数据的准确性，需要对电压表进行准确的校准，以保证测量结果的可靠性。

（2）在计算电压比时，要将ΔV的值计算到小数点后四位或更高精度，以减小误差。（3）在计算待测电阻时，要将表达式中的分母ΔU计算到小数点后四位或更高精度，以减小误差。（4）在测量电阻时，要保证电桥的稳定性，避免外界干扰对测量结果的影响。三、实验结果分析假设实验中使用的标准电阻R2=100Ω，测得ΔV=0.05，则根据上述数据处理方法，可以计算出待测电阻R1的阻值为： R1=(ΔVR2/ΔU-R2)/ΔU=(0.05×100/0.05-100)/0.05=200/0.05=4000Ω 通过实验结果分析可以发现，所测得的电阻值与标准电阻值相差较大。这可能是因为实验过程中存在误差导致的，如电压表误差、数据处理误差等。因此需要对实验结果进行进一步分析以确定误差来源并进行修正。

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【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、、、构成一电桥，、两端加一恒定桥压，、之间有一检流计PA ，当电桥平衡时，、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 3 421R R R R = （4.4.1）如果R 4为待测电阻R X ，R 3为标准比较电阻，则有 1332 X R R R K R R =⋅=⋅ （4.4.2）图4.4.1 惠斯通电桥

其中21/R R K =，称其为比率（一般惠斯登电桥的有001.0、01.0、、、、100、1000等。本电桥的比率可以任选）。根据待测电阻大小，选择后，只要调节，使电桥平衡，检流计为，就可以根据（4.4.2）式得到待测电阻之值。 2.非平衡电桥非平衡电桥原理如图4.4.2所示：、之间为一负载电阻，只要测量电桥输出、，就可得到值。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，在此用表示，根据分压原理，ABC 半桥的电压降为，通过、两臂及、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。若、、固定，为待测电阻，并且其阻值随某非电量x （如温度、压力等）变化而变化，即4()R R x =。若预调平衡后x 发生变化，导致随之变为4()R R x +∆，此时因电桥不平衡而产生的电压输出为： ()2421301423()()() S R R R R x R R U U R R R x R R ⋅⋅⋅+∆-=⋅++∆⋅+ （4.4.6）图4.4.2 非平衡电桥

非平衡电桥的原理和应用

非平衡电桥的原理和应用非平衡电桥的原理和应用一、实验目的 1、掌握非平衡电桥的工作原理以及与平衡电桥的异同 2、掌握利用非平衡电桥的输出电压来测量变化电阻的原理和方法 3、学习与掌握根据不同被测对象灵活选择不同的桥路形式进行测量 4、掌握非平衡电桥测量温度的方法，并类推至测其它非电量二、实验原理 (一)非平衡电桥的原理图见图1 I 0 + RRx2RLU0 R3R1- E 图一非平衡电桥在构成形式上与平衡电桥相似，但测量方法上有很大差别。平衡电桥是调 R2节R使I=0，从而得到，非平衡电桥则是使R、R、R保持不变，R变化时RX,,R330123XR1 则U变化。再根据U与R的函数关系，通过检测U的变化从而测得R，由于可以检测00X0X连续变化的U，所以可以检测连续变化的R,进而检测连续变化的非电量。 0X (二)用非平衡电桥测温度方法热敏电阻具有负的电阻温度系数，电阻值随温度升高而迅速下降，这是因为热敏电阻由一些金属氧化物如FeO、MgCrO等半导体制成，在这些半导体内部，自由电子数目随3424

温度的升高增加得很快，导电能力很快增强;虽然原子振动也会加剧并阻碍电子的运动，但这种作用对导电性能的影响远小于电子被释放而改变导电性能的作用，所以温度上升会使电阻值迅速下降。热敏电阻的电阻温度特性可以用下述指数函数来描述: B (11) TR,AeT 式中A为常数。B为与材料有关的常数，T为绝对温度。为了求得准确的A和B，可将式(11)两边取对数 B lnRlnAT,，T (12) 用非平衡电桥进行线性化设计的方法如下: 在图一中，R、R、R为桥臂测量电阻，具有很小的温度系数，Rx为热敏电阻，由于123 只检测电桥的输出电压，故R开路，这时 L (13) 21RR,,0U,,,E,,213R，RxR，R,, B T其中 R,AeX 可见U是温度T的函数，将U在需要测量的温区中点T处按泰勒级数展开 001 (14) ,U0,U01，U01(T,T1)，Un ,112n(n),,，Un,U(T,T)U(T,T)011011,其中 (15) ,n32n! ,U01(T,T1)式中U为常数项，不随温度变化。为线性项，U代表所有的非线性项，它01n ,,U01的值越小越好，为此令为零，则U的三次项可看做是非线性次，从U的四次项开始数nn值很小,可以忽略不计。根据以上的分析可推导出如下表达式 3 U=λ+m(t-t)+n(t-t) (16) 011

非平衡电桥原理应用

非平衡电桥的原理和应用非平衡电桥也称不平横电桥或微差电桥。通过它可以测量一些变化的非电量。这就把电桥的应用范围扩展到很多领域。一、目的要求：（1）掌握非平衡电桥的工作原理以及平衡电桥的异同。（2）用非平衡电桥测量热敏电阻的温度特性。二、仪器装置非平横电桥，毫伏表，热敏电阻三实验原理非平衡电桥的原理如右图，其形式与平衡电桥相似，但测量方法差别很大。 IL 平衡电桥是调节R3使10=0,从而得到：R=（R1/R2）R3 非平衡电桥则市使R1,R2,R3不变，RX变化则U0变化。在根据U0与Rx的函数关系，通过检测的U0变化从而测得Rx，由于可以检测连续变化的U0 （平路电压），所以可以检测连续变化的Rx，进而可以检测连续变化的非电量。非平衡电桥的桥路形式：（2）非平衡电桥的输出非平衡电桥的输出端开路后接高内阻数字电压表，这时称为电压输出下面分析一下输出电压与被册电阻的变化关系根据戴维南定理，上图所示的桥路可等效为下图的二端口网络

2)式变为等效图 --- 端口网络非平衡电桥等效图 U0=(Rx/(R1+R2)-R3/(R2+R3)RI/(R1+R2))E (1) 其中电压输出的情况 RL T a,所以有 U0= (Rx/(R1+R2)-R3/(R2+R1)) 令Rx=Rx0+ △ R ，Rx 为被测电阻，Rx0其初始值，△ R 为电阻变化量，整理后( U0=(1/ ( R1+RX0 ) A 2)E (三)利用热敏电阻测温度热敏电阻是具有负的电阻温度系数，电阻值随温度升高而迅速下降，这是因为热敏电阻由一些金属氧化物如 PeO4 ,MgCrO5等半导体制成，在这些半导体内部，自由电子数目随温度的升高增加的很快，导电能力很快增强，虽然原子振动也会加剧并阻碍电子的运动。但这样作用对导电性能的影响远小于电子被释放而改变导电性能的作用，所以温度上升会使电阻下降。热敏电阻的电阻温度特性可以用下述指数函数来描述。 n L ------------------ L 1 — — -+ UL

非平衡电桥的原理及应用

非平衡电桥的原理及应用 1. 引言非平衡电桥是测量电阻、电容、电感等物理量常用的电路结构之一。其原理基于电桥平衡时电桥两组电路的相等条件，通过测量电桥不平衡时的电压差来推断被测量物理量的值。 2. 原理非平衡电桥是由电阻、电容、电感、传感器等元件组成的电路。其基本原理是基于电桥平衡条件。在平衡状态下，电桥两组支路的电势差为零，即两组支路电流和电阻成反比例关系。 3. 常见的非平衡电桥类型 3.1 电阻测量电桥电阻测量电桥常用于测量电阻值或电阻率。根据被测电阻的范围和准确性要求，可以选择不同的电桥精度和灵敏度。 3.2 电容测量电桥电容测量电桥常用于测量电容值或电介质的介电常数。其原理是通过改变电桥的电容值，使桥不平衡，进而测量电压差来推断电容值。 3.3 电感测量电桥电感测量电桥常用于测量电感值或电感器的品质因数。原理是通过改变电桥的电感值，使其不平衡，从而测量电压差来推断电感值。 3.4 传感器电桥传感器电桥是一种特殊类型的非平衡电桥，用于将传感器产生的信号转化为电压差。常见的应用包括温度传感器、光敏传感器和压力传感器等。 4. 应用领域非平衡电桥具有广泛的应用领域，以下列举了其中几个常见领域及其应用例子：### 4.1 工业自动化 - 温度测量：利用电桥测量温度传感器的电阻或电容变化，从而实现对温度的测量和控制。 - 压力测量：通过测量传感器产生的电阻或电容变化，实现对压力的测量和控制。

4.2 医学设备 •心电图测量：利用电桥测量心电图信号的电容或电阻变化，从而实现对心脏功能的分析和监测。 •血压测量：通过测量传感器产生的变化电容或电阻，实现对血压的测量和监测。 4.3 环境监测 •气体检测：使用电桥测量气体传感器的电阻或电容变化，实现对环境中有害气体浓度的检测和报警。 •湿度测量：通过测量传感器产生的电容或电阻变化，实现对湿度的测量和控制。 5. 总结非平衡电桥是一种重要的测量电路结构，其基本原理是基于电桥平衡条件。通过改变电桥的某个参数，如电阻、电容或电感，使其不平衡，并测量电压差来推断被测物理量的值。在工业自动化、医学设备和环境监测等领域有广泛的应用。在实际应用中，选择合适的电桥类型和参数是非常重要的，以确保测量的准确性和可靠性。

《大学物理》直流非平衡电桥的应用---数字温度计的设计

《大学物理》直流非平衡电桥的应用---数字温度计的设计姓名学号班级桌号同组人本实验指导教师实验地点：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。 2.非平衡电桥工作原理

非平衡电桥工作思路：直流非平衡电桥的电路如图1（b ）所示，其在构图形式上与平衡电桥如图1(a)相似，但测量方法上有很大差别。平衡电桥的待测电阻是定值电阻，当调节0 R 使0,000==U I （平衡的意义）, 得到1 02 x R R R R = ，因此，平衡电桥可以准确地测量电阻。如果将平衡电桥电路中的待测电阻R X 换成一个电阻型传感器，在某一条件下，先调整电桥达到平衡，得到此条件下的电阻阻值。然后，当外界条件改变时，传感器阻值会有相应变化，此时，桥臂上的电阻1R 、2R 、3R 保持不变，而X R 变化，这时电桥不再平衡，桥路两端的电压随之而变。即：00≠I ，0U 随之变化（不平衡的意义），而0U 的大小反映了电阻的变化情况，这时，如果我们把B 、D 两点的不平衡电压信号0U （或电流信号）引出来加以测量【如图1(b)】，就可以根据0U 与X R 的函数关系,通过检测连续变化的0U 就可以检测连续变化的X R ，由此可检测传感器电阻对应的连续变化的非电量。这就是非平衡电桥工作的基本思路。图1（a ）直流平衡电桥图1（b ）直流非平衡电桥非平衡电桥的桥路形式：根据直流非平衡电桥桥臂上电阻满足的关系，其桥路有如下几种形式：（1）等臂电桥：电桥的四个桥臂电阻阻值相等。即0321X R R R R ===；其中0X R 是X R 的初始值，对应于电桥平衡状态00 =U （2）卧式电桥也称输出对称电桥：这时电桥的桥臂电阻对称于输出端BD ，即31R R =， 02X R R =，但21R R ≠ （3）立式电桥也称电源对称电桥：这时从电桥的电源端看桥臂电阻对称相等即 21R R = 30R R X = 但31R R ≠ （4）比例电桥：这时桥臂电阻成一定的比例关系，即21KR R =，03X KR R =或31KR R =， 02X KR R =，K 为比例系数。实际上这是一般形式的非平衡电桥。 B

非平衡电桥的原理和应用实验

非平衡电桥的原理和应用引言电桥可分为平衡平桥和非平衡电桥，非平衡电桥也称不平衡电桥或微差电桥。以往在教学中往往只做平衡电桥实验。近年来，非平衡电桥在教学中受到了较多的重视，因为通过它可以测量一些变化的非电量，这就把电桥的应用范围扩展到很多领域，实际上在工程测量中非平衡电桥已经得到了广泛的应用。一、实验目的及要求 1、掌握非平衡电桥的工作原理以及与平衡电桥的异同 2、掌握利用非平衡电桥的输出电压来测量变化电阻的原理和方法 3、学习与掌握根据不同被测对象灵活选择不同的桥路形式进行测量 4、掌握非平衡电桥测量温度的方法，并类推至测其它非电量 5、用非平衡电桥测量热敏电阻的温度特性 6、用热敏电阻为传感器结合非平衡电桥设计测量范围为10~70C的数显温度计二、实验仪器 1、非平衡电桥（DHQJ-1、DHQJ- 2、DHQJ- 3、DHQJ-5 型任选一种） 2、D HW-2型多功能恒温实验仪 3、10K Q热敏电阻三、实验原理非平衡电桥在构成形式上与平衡电桥相似，但测量方法上有很大差别。平衡电桥是调节R3使I R=05 R2从而得到，非平衡电桥则是使R i、R2、 R3保持不变，R X变化时则U o变化。再根据U o与R X的函数关系，通过检测U。的变化从而测得R x,由于可以检测连续变化的U o，所以可以检测连续变化的R x, 进而检测连续变化的非电量。（一）非平衡电桥的桥路形式 1、等臂电桥电桥的四个桥臂阻值相等，即R i=R2=R3=R xo ；其中R xo是R X的初始值，这时电桥处于平衡状态，U o=o。 2、卧式电桥也称输出对称电桥这时电桥的桥臂电阻对称于输出端，即R l = R xo , R2=R3，但R i半R2 3、立式电桥也称电源对称电桥

实验五十非平衡电桥的原理和应用

实验五十非平衡电桥的原理和应用电桥可分为平衡平桥和非平衡电桥，非平衡电桥也称不平衡电桥或微差电桥。以往在教学中往往只做平衡电桥实验。近年来，非平衡电桥在教学中受到了较多的重视，因为通过它可以测量一些变化的非电量，这就把电桥的应用范围扩展到很多领域，实际上在工程测量中非平衡电桥已经得到了广泛的应用。一、实验目的 1、掌握非平衡电桥的工作原理以及与平衡电桥的异同 2、掌握利用非平衡电桥的输出电压来测量变化电阻的原理和方法 3、学习与掌握根据不同被测对象灵活选择不同的桥路形式进行测量 4、掌握非平衡电桥测量温度的方法，并类推至测其它非电量二、实验内容 1、用非平衡电桥测量线性电阻的温度特性 2、用热敏电阻为传感器结合非平衡电桥设计测量范围为10~70℃的数显温度计三、实验仪器及配件 1、非平衡电桥（DHQJ-1、DHQJ- 2、DHQJ-3型任选一种） 2、DHW—1A 型温度传感实验装置 3、Pt100或CU50传感器 4、2.5KΩ热敏电阻

四、实验原理非平衡电桥的原理图见图1 非平衡电桥在构成形式上与平衡电桥相似，但测量方法上有很大差别。平衡电桥是调节R3使I0=0，从而得到，非平衡电桥则是使R1、R2、R3保持不变，RX变化时则U0变化。再根据U0与RX的函数关系，通过检测U0的变化从而测得RX，由于可以检测连续变化的U0，所以可以检测连续变化的RX，进而检测连续变化的非电量。（一）非平衡电桥的桥路形式 1、等臂电桥电桥的四个桥臂阻值相等，即R1=R2=R3=RX0；其中RX0是RX的初始值，这时电桥处于平衡状态，U0=0 。 2、卧式电桥也称输出对称电桥这时电桥的桥臂电阻对称于输出端，即R1=RX0，R2=R3，但R1≠R2 3、立式电桥也称电源对称电桥这时从电桥的电源端看桥臂电阻对称相等即