电阻式传感器单臂电桥性能实验
测试实验二 称重
实验一 应变片单臂电桥性能实验一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。
二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。
一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。
此类传感 器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元 件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输 出。
它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等， 在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变 而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。
以圆柱形导体为例： 设其长为：L 、半径为r 、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得2rLA L R ⋅==πρρ（1—1） 当导体因某种原因产生应变时，其长度L 、截面积A 和电阻率ρ的变化为dL 、dA 、d ρ相应的电阻变化为dR 。
对式（1—1）全微分得电阻变化率 dR/R 为：ρρd r dr L dL R dR +-=2 （1—2） 式中：dL/L 为导体的轴向应变量εL ; dr/r 为导体的横向应变量εr 由材料力学得： εL = - μεr (1—3)式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3～0.5 左右；负号表示两者的变 化方向相反。
将式（1—3）代入式（1—2）得：ρρεμd R dR ++=)21( （1—4） 式（1—4）说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变（几何效应）和本身特有的导电性能 （压阻效应）。
2、应变灵敏度它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。
(1)、金属导体的应变灵敏度K ：主要取决于其几何效应；可取l RdRεμ)21(+≈ （1—5） 其灵敏度系数为：K=)21(με+=RdRl 金属导体在受到应变作用时将产生电阻的变化，拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小，且与其 轴向应变成正比。
大学物理实验报告-单臂双臂电桥和电阻测温实验(完整解答)
电桥实验试题标准答案[采用电桥测量中值电阻] 一、实验原理答：惠斯登电桥是用于精确测量中值电阻的测量装置。
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。
1．惠斯登电桥的线路原理惠斯登电桥的基本线路如图 1 所示。
它是由四个电阻 R 1 Rx R 1，，R 2 R s 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P 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”。
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。
若适当调节某一电阻值，例如改变 R s 的大小可使C 、D 两点的电位相等，此时流过检流计P的电流I P =0，称为电桥平衡。
则有 图 1 单臂电桥连线图V C = V D （1） I R 1 = I Rx = I 1（2）I R 2 = I Rs = I 2 （3）由欧姆定律知V AC = I R 1 1 = V AD = I R 2 2 （4）V CB = I R 1 x = V DB = I R 2 s （5）由以上两式可得R 1R x =R s （6）此式即为电桥的平衡条件。
若R 1， ，R 2 R s 已知，R2R x 即可由上式求出。
通常取 、 为标准R 1 R 2 电阻，称为比率臂，将R R 1 / 2 称为桥臂比； 为可调电阻，称为比较臂。
改变 使电桥达R s R s 到平衡，即检流计P 中无电流流过，便可测出被测电阻 之值。
R x2．用交换法减小和消除系统误差分析电桥线路和测量公式可知，用惠斯登电桥测量R x 的误差，除其它因素外，与标准电阻R 1，R 2 的误差有关。
可以采用交换法来消除这一系统误差，方法是：先连接好电桥电路，调节 使R s P 中无电流，可由式（6）求出R x ，然后将 与 交换位置，再调节 使R 1 R 2 R s P 中无电流，记下此时的 ，可得R s ′RR x = 2R s ′ （7）R 1 式（6）和（7）两式相乘得R x 2 = R R s s ′或R 2 R s R h KER m S G PR x = RR s S′（8）这样就消除了由R1，R2本身的误差对R x 引入的测量误差。
大物实验(上)单臂电桥测中值电阻
短路
电计
短路：让指针停下来
可以按左边或右边，按50cm附近
不能左右一起按或一会左一会右！ 不要太用力按，有接通就行！
滑线电桥调节步骤
粗调： 滑线变阻器R调至最大，
与保护电阻R保并联的开关断开。
细调： 将保护电阻R短路（合上开关） 提高电桥灵敏度: 减少滑线变阻器R的阻值。
对调电阻：注意重新从粗调开始。
注意事项
•电阻箱不能直接“0”调到“9”；
•测量结束不要改变实验仪器状态，举手让老师检 查电桥平衡。滑线与箱式各检查一个；如果老师 没空不要拆线，把检流计断开，其他部位维持平 衡时状态。
•实验结束要整理仪器，并带走垃圾。
•实验报告写上日期、批次与序号，按序号顺序排 列。
计算不确定度
电阻箱最高位用到哪一档就按照该档对应级别计算
检流计不偏转：
1.对角线（电源或检流计）没接好；
2.检流计锁钮没有打开；（扳到白点，指针才能 自由摆动）
3.检流计的电计按钮没有接通；
4. D没有碰触到电阻丝。（按下D后一触即放。 即用跃按法观察检流计指针偏转情况。）
检流计只向一个方向偏转：
P135 表15-1
Rx
R1 R2
Rs
先粗调再细调
先大量程再小量程
• 检流计用最大量程，先按“粗”按键，
• 指针偏转不大时，按“细”按键，
• 指针偏转不大时，降低档位。
• 检流计调到最小量程，且指针基本指零。
正常情况可以调到0.01欧位 （电桥箱用细按钮，检流计用最小档位）
测量另一个电阻
本实验用电桥箱测量2号与3号电阻。两电阻数量级不同。
调零
箱式电桥操作步骤
• 1、正确接线 • 2、确定数量级 • 3a、选择R1，R2以及电源电压 • 3b、调节电桥平衡
单臂电桥测电阻实验报告数据处理
单臂电桥测电阻实验报告数据处理
实验目的：
通过单臂电桥测量电阻，掌握单臂电桥的使用方法，了解电阻的测量原理。
实验仪器和材料：单臂电桥、微安表、标准电阻。
实验步骤：
1.将单臂电桥连接好，确保电桥的电源和电阻调节装置都接通。
2.通过调节电桥的电位器和滑动变阻器，使电桥平衡，并记录下对应的滑动变阻器的位置和微安表的示数。
3.用一根导线连接待测电阻和电桥，调节电桥直到平衡，记录下滑动变阻器位置和微安表的示数。
4.用已知标准电阻取代待测电阻，重复步骤3，记录下滑动变阻器位置和微安表的示数。
数据处理：
1.计算待测电阻的电流值：根据微安表的示数，得到待测电阻的电流值。
2.计算待测电阻的阻值：根据已知标准电阻的阻值和电流值，以及滑动变阻器位置的变化，利用电桥平衡条件计算
待测电阻的阻值。
实验结果：
将实验中记录的数据代入计算公式，计算出待测电阻的阻值。
将计算结果列入实验报告。
讨论与分析：
分析计算结果与标准电阻的差异，并讨论可能的误差来源。
对实验中遇到的问题进行分析，并提出改进方法。
结论：
根据实验结果，得出待测电阻的阻值。
总结实验过程中的经验和教训，提出进一步完善实验的建议。
附录：实验原始数据记录表
在实验报告中附上实验原始数据记录表，包括滑动变阻器位置和微安表示数的记录。
传感器实验报告
传感器原理及应用实验报告实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、 实验目的:了解金属箔式应变片的应变效应， 并掌握单臂电桥工作原理和性能。
二、 基本原理:1、 应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。
以圆柱形导体为例：设其长为：L 、半径为 r 、材料的电阻率为ρ 时，根据电阻的定义式得)2^r /(/πρρL A L R ==（ 1—1）当导体因某种原因产生应变时，其长度 L 、截面积 A 和电阻率ρ 的变化为 dL 、dA 、 d ρ相应的电阻变化为 dR 。
对式（1—1）全微分得电阻变化率dR/R 为： ρρ//2//d d r dr L dL R R +-= （1—2）式中：dL/L 为导体的轴向应变量εL;dr/r 为导体的横向应变量εr 。
由材料力学得：εL= -μεr(1—3)，式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3～0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。
将式（1—3）代入式（1—2）得：ρρξμ/)21(/dR d R ++=（1—4）式（1—4）说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变（几何效应）和本身特有的导电性能（压阻效应）。
2、 应变灵敏度它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。
金属导体的应变灵敏度 K ：主要取决于其几何效应；可取 ξμ)21(/d +≈R R （ 1—5）其灵敏度系数为：)21()/(d μξ+=R R)21()/(d K μξ+==R R金属导体在受到应变作用时将产生电阻的变化，拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小，且与其轴向应变成正比。
金属导体的电阻应变灵敏度一般在2左右。
3、箔式应变片的基本结构金属箔式应变片是在用苯酚、环氧树脂等绝缘材料的基板上，粘贴直径为0.025mm左右的金属丝或金属箔制成，如图1—1所示。
电阻应变式传感器灵敏度特性的研究实验报告
电阻应变式传感器灵敏度特性的研究------ 实验报告实验要求：了解电阻应变式传感器的基本原理，结构，基本特性和使用方法。
研究比较电阻应变式传感器配合不同转换和测量电路的灵敏度特性。
掌握电阻应变式传感器的使用方法和使用要求。
数据处理：1•求单臂，半桥，全桥的灵敏度（一）单臂电桥注：图中黑点及黑线为加砝码时测量数据，红点及红线为减砝码时测量的数据。
S 增二B1 = 0.595 （V/kg）;S 降二B2=0.488 （V/kg）用逐差法计算:VV 平均 5 V i+5-V iS= = =0.267/0.5=0.534 (V/kg )Vw i i 5*5*0.02 分析：由图可知，砝码增加时的灵敏度比砝码减少时的灵敏度高。
在读取减砝码时的数据时发现，砝码越少，数据与加砝码时差别越大，原因可能是由于旧机器使用（二）半桥电路X Axis Title 注：图中黑点及黑线为加砝码时测量数据，红点及红线为减砝码时测量的数据。
S 增二 B1= 0.936（ V/kg ）;S 降=B2=0.794 （ V/kg ）由逐差法计算得：5V i+5-V i i i 5*5*0.02 =0.293/0.5=0.586 ( V/kg )S 降=5 V i+5-V i i i 5*5*0.02=0.241/0.5= 0.482 (V/kg )w/kg5分析：由图可知，砝码增加时的灵敏度比砝码减少时的灵敏度高。
在读取减砝码时的数据时 发现，砝码越少，数据与加砝码时差别越大，原因可能是由于旧机器使用（三）全桥电路注：图中黑点及黑线为加砝码时测量数据，红点及红线为减砝码时测量的数据。
S 增二 B1= 1.881（ V/kg ）;S 降二 B2=1.817 （ V/kg ）用逐差法计算： Vi+5-Vi =0.936/0.5= 1.872（ V/kg ） 5*5*0.02 S 增二 i 1 5*5*0.02 S 降=5 V i+5-V i =0.392/0.5= 0.784 （ V/kg ） i 1 5*5*0.02VV 平均 S=— Vw5 5 V i+5-V i i i 5*5*0.02 =0.428/0.5= 0.856 （V/kg ） S 增=5 S 降=V i+5-V i i 1 5*5*0.02 =0.902/0.5= 1.804 （ V/kg ）V i+5-V i=0.464/0.5= 0.928 （V/kg ）5分析：由图可知，砝码增加时的灵敏度比砝码减少时的灵敏度高。
一、单臂桥、双臂桥、全桥性能比较实验
黄淮学院电子科学与工程系传感器原理及应用课程验证性实验报告实验名称一、应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验实验时间2013年10月30日学生姓名实验地点07318同组人员专业班级电技1001B1、实验目的1、了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。
2、了解应变片单臂桥工作特点及性能。
3、了解应变片半桥（双臂）工作特点及性能。
4、了解应变片全桥工作特点及性能。
5、比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。
2、实验主要仪器设备和材料：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码。
3、实验内容和原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。
一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。
此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。
它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。
以圆柱形导体为例：设其长为：L、半径为r、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得（1—1）当导体因某种原因产生应变时，其长度L、截面积A和电阻率ρ的变化为dL、dA、dρ相应的电阻变化为dR。
对式（1—1）全微分得电阻变化率 dR/R为：（1—2）式中：dL/L为导体的轴向应变量εL; dr/r为导体的横向应变量εr由材料力学得：εL= - μεr (1—3)式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3～0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。
单臂电桥测电阻实验原理
单臂电桥测电阻实验原理一、引言电阻是电路中常见的元件之一，测量电阻的准确性对于电路设计和故障排除非常重要。
单臂电桥是一种常用的测量电阻的方法，它基于电桥平衡原理，通过调节电桥中的元件使电桥达到平衡状态，从而测量出未知电阻的值。
二、电桥平衡原理电桥是由四个电阻组成的电路，通常为一个平衡电桥。
平衡电桥是指当桥路中各个分支电阻值满足一定关系时，电桥中的电流为零。
在单臂电桥中，电流进入电桥的一侧，经过两个电阻R1和R2，然后进入未知电阻Rx，最后回到电桥的另一侧。
通过调节R1和R2的电阻值，使得电桥中的电流为零，可以得到未知电阻Rx的电阻值。
三、实验步骤1. 连接电路：将电源正极和负极分别与电桥的两个端点连接，将电流表连接到电源负极和电桥的接线点上。
将电阻箱的两个端点分别与电桥的两个分支连接，未知电阻Rx接在电桥的另一个分支上。
2. 初始调节：调节电阻箱的初始阻值，使得电流表的指针偏转到中间位置。
3. 逐步调节：逐步调节电阻箱的阻值，观察电流表的指针偏转情况。
当电流表的指针趋于归零时，记录下此时电阻箱的阻值。
4. 计算电阻：根据电阻箱的阻值和已知电阻值，利用电桥平衡条件计算出未知电阻Rx的电阻值。
四、实验注意事项1. 实验环境：保持实验环境的稳定，避免外界因素对测量结果的影响。
2. 电源选择：选择适当的电源电压，以保证电流表的测量范围能够覆盖测量电阻的范围。
3. 电流表灵敏度：选择合适的电流表灵敏度，以保证测量结果的准确性。
4. 电阻箱调节：调节电阻箱阻值时，应逐步调节，并注意观察电流表的指针变化情况，以避免过大的调节导致电流表超过量程。
5. 多次测量：为了提高测量结果的准确性，可以多次测量并取平均值。
五、实验误差分析1. 电桥平衡条件的精确度：电桥平衡条件的精确度会影响测量结果的准确性。
因此，电桥平衡条件的精确度越高，测量结果的准确性越高。
2. 电流表的灵敏度：电流表的灵敏度越高，测量结果的准确性越高。
一、单臂桥、双臂桥、全桥性能比较实验
黄淮学院电子科学与工程系传感器原理及应用课程验证性实验报告实验名称一、应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验实验时间2013年10月30日学生姓名实验地点07318同组人员专业班级电技1001B1、实验目的1、了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。
2、了解应变片单臂桥工作特点及性能。
3、了解应变片半桥（双臂）工作特点及性能。
4、了解应变片全桥工作特点及性能。
5、比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。
2、实验主要仪器设备和材料：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码。
3、实验内容和原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。
一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。
此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。
它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。
以圆柱形导体为例：设其长为：L、半径为r、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得（1—1）当导体因某种原因产生应变时，其长度L、截面积A和电阻率ρ的变化为dL、dA、dρ相应的电阻变化为dR。
对式（1—1）全微分得电阻变化率 dR/R为：（1—2）式中：dL/L为导体的轴向应变量εL; dr/r为导体的横向应变量εr由材料力学得：εL= - μεr (1—3)式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3～0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。
单臂电桥测电阻
E R1 Rx
R2
E R2 R3
其中E表示电源电压。化简上式，可以得到一个简明而
重要的关系式，标记为（1）
Rx
R1 R2
R3
公式（1）表示，当电桥处于平衡状态时，RX等于 R1除以R2乘以R3。因为R1、R2、R3均为已知电阻，从 而达到我们测量电阻RX的目的。
其中R1、R2是以比值的形式出现的，因而在电路中 称R1和R2为比例臂；R3是用来调节电桥以达到平衡状 态的，称为比较臂；RX是待测电阻，称为测量臂。这样， 整个电桥就是由四个桥臂和一个“桥”共同构成。
由以上讨论可以知道，单臂单桥是否处于平衡状态， 决定于四个桥臂电阻的值，与电源电压没有关系。我们 的测量避免了电源电压波动的影响，因此误差更小，精 度更高，测量更可靠，这是用单臂单桥测量电阻的一个 主要特点，精度比较高。
（三）
2.测量不确定度 我们都知道，任何测量过程都不可避免地存在
着误差。因此，误差分析是一个完整的实验过程中 不可缺少的重要环节。在原来的物理实验课上，对 于每一个实验，都包括相应的误差分析部分，比如 系统误差的分析和计算、偶然误差的分析和计算、 误差的合成与表达等等。而现在，情况有所变化， 我们大家所熟悉的误差理论已经为国际计量界所淘 汰，取而代之的是一种更科学，更合理，实际操作 性更强的新的理论体系，叫做不确定度理论。在该 理论中，对于任何测量过程，根据一定的程序，计 算一个参数，叫做测量不确定度，用测量不确定度 这个参数定量的评价测量的质量。测量不确定度越 小，测量质量越高。适应这一转变，在现在的物理 实验课上，我们也要求同学们应用不确定度理论来 评价测量质量，而不再使用误差分析理论。
电桥平衡时，检流计指针指零，“桥”上的电流等于零，
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实验一电阻式传感器的单臂电桥性能实验
一、实验目的
1、了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法。
2、掌握电阻应变式传感器放大电路的调试方法。
3、掌握单臂电桥电路的工作原理和性能。
二、实验说明
1、电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其阻值发生变化，这就是电
阻应变效应，其关系为：ΔR/ R＝Kε，ΔR为电阻丝变化值，K为应变灵敏
系数，ε为电阻丝长度的相对变化量ΔL/ L。通过测量电路将电阻变化转换
为电流或电压输出。
2、电阻应变式传感如图1-1所示。传感器的主要部分是下、下两个悬
臂梁，四个电阻应变片贴在梁的根部，可组成单臂、半桥与全桥电路，最大
测量范围为±3mm。
1
3
4
2
+5V
RRR5R
1─外壳2─电阻应变片3─测杆4─等截面悬臂梁5─面板接线图
图1-1 电阻应变式传感器
3、电阻应变式传感的单臂电桥电路如图1-2所示，图中R
1、R2、R3
为
固定，R为电阻应变片，输出电压UO＝EKε，E为电桥转换系数。
1
+5VR2rR1RR1R2R4RP2OP07R3R4RP1R5+15V-15V调零电桥电 阻传感器差动放大器4321876RPR3VAD
B
C
E
图1-2 电阻式传感器单臂电桥实验电路图
三、实验内容
1、固定好位移台架，将电阻应变式传感器置于位移台架上，调节测微
器使其指示15mm左右。将测微器装入位移台架上部的开口处，旋转测微器
测杆使其与电阻应变式传感器的测杆适度旋紧，然后调节两个滚花螺母使电
阻式应变传感器上的两个悬梁处于水平状态，两个滚花螺母固定在开口处上
下两侧。
2、将实验箱（实验台内部已连接）面板上的±15V和地端，用导线接到
差动放大器上；将放大器放大倍数电位器RP1旋钮（实验台为增益旋钮）逆
时针旋到终端位置。
3、用导线将差动放大器的正负输入端连接，再将其输出端接到数字电
压表的输入端；按下面板上电压量程转换开关的20V档按键（实验台为将电
压量程拨到20V档）；接通电源开关，旋动放大器的调零电位器RP2旋钮，使
电压表指示向零趋近，然后换到2V量程，旋动调零电位器RP2旋钮使电压表
指示为零；此后调零电位器RP2旋钮不再调节，根据实验适当调节增益电位
器RP1。
4、按图1-2接线，R
1、R2、R3
（电阻传感器部分固定电阻）与一个的
应变片构成单臂电桥形式。
5、调节平衡电位器RP，使数字电压表指示接近零，然后旋动测微器使
2
电压表指示为零，此时测微器的读数视为系统零位。分别上旋和下旋测微器，
每次0.4mm，上下各2mm，将位移量X和对应的输出电压值UO记入下表中。
表 1-1
X(mm) 0
UO(mV) 0
四、注意事项
接线正确，传感器工作范围
五、仪器设备
电阻应变式传感器、调零电桥、差动放大器板、直流稳压电源、数字电
压表、位移台架。
六、思考题
1、传感器的输入电压能否从＋5V提高到＋10V？输入电压的大小取决
于什么？
2、分析电桥测量电阻式传感器特性时存在非线性误差的原因。
3
实验二变面积式电容传感器特性实验
一、实验目的
1
、了解变面积式电容传感器的基本结构。
2、掌握变面积式电容及二极管环形电桥的工作原理。
3、掌握变面积式电容传感器的调试方法。
二、实验说明
1、实验电路框图如图2-1所示。电容的变化通过电容转换电路转换成
电压信号，经过差动放大器放大后，用数字电压表显示出来。
差 动放大器电容转
换电路
数 字
电压表
C
0
Cx
2
Cx
1
图2-1 电容式传感器实验电路框图
2、图2-1中的电容转换电路图如图2-2所示。图中的信号发生器用于
产生方波信号。电容转换由二极管环形电桥完成，二极管环电桥工作原理如
图2-3所示。
固定频率的方波脉冲由A点输入，在方波的上升沿，C0被充电，充电途
径是VD3→C0；与此同时，Cx1也被充电，其充电途径是C9→VD5→Cx1。在方
波的下降沿，C0和Cx1都放电，C0的放电途径是C0→VD4→C9；Cx1的放电途
径是Cx1→VD6。由于C9在一个周期内的充电和放电平均电流分别为：IU＝
fVPCx1和ID＝fVPC
0，式中f是脉冲频率，VP
为方波峰值电压，因此AB间的平均
电流I＝ID－IU＝fVP(C0-Cx1)。从该式中可以看出电容的变化与AB
间的电路成
正比。
在图2-2中，增加了L1、L2、C10和R6。L1和L2对高频方波的阻抗很大，
而直流电阻很小，与R6一起形成了AB间的直流通路，使充放电流的直流分量
得以通过。C10用作滤波。这样在R6两端就有与电容变化量成正比的直流电压
输出。
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