非平衡直流电桥数据处理参考
非平衡电桥实验报告
非平衡电桥实验报告一、实验目的二、实验原理1.电桥的基本原理2.非平衡电桥的工作原理三、实验器材和仪器1.电源2.电桥仪器3.标准电阻箱四、实验步骤1.搭建非平衡电桥电路图2.调节标准电阻箱，使得非平衡电桥平衡并记录相应数据。
3.改变标准电阻箱的数值，再次记录数据。
五、实验结果与分析六、误差分析及改进措施七、结论一、实验目的：通过搭建非平衡电桥并记录相应数据，了解非平衡电桥的工作原理，并掌握使用非平衡电桥进行测量的方法。
二、实验原理：1. 电桥的基本原理：在一个由四个导体组成的闭合回路中，将两个相邻导体之间接入一个测量元件（如热敏电阻），另外两个导体之间接入一个校正元件（如可变电阻），当校正元件调节到某一特定数值时，测量元件输出为零。
此时称为“平衡状态”。
2. 非平衡电桥的工作原理：非平衡电桥是在电桥的基础上，将校正元件换成了待测元件（如电容、电感等），通过改变待测元件的数值，使得热敏电阻输出一个非零值。
此时称为“非平衡状态”。
三、实验器材和仪器：1. 电源2. 电桥仪器3. 标准电阻箱四、实验步骤：1. 搭建非平衡电桥电路图。
2. 调节标准电阻箱，使得非平衡电桥平衡并记录相应数据。
3. 改变标准电阻箱的数值，再次记录数据。
五、实验结果与分析：根据实验步骤所记录的数据，可以计算出待测元件的数值。
通过比较实际值和理论值之间的差异，可以分析误差来源。
六、误差分析及改进措施：误差来源主要包括仪器本身精度限制、环境因素干扰等。
改进措施包括选用精度更高的仪器、加强环境控制等。
七、结论：通过本次实验，我们了解了非平衡电桥的工作原理，并掌握了使用非平衡电桥进行测量的方法。
同时，我们也认识到了误差来源和改进措施的重要性。
实验报告非平衡电桥
实验报告非平衡电桥
实验目的：
1. 了解非平衡电桥的工作原理。
2. 掌握非平衡电桥的搭建和校准方法。
3. 运用非平衡电桥进行精密电阻测量。
实验器材：非平衡电桥实验仪、标准电阻箱、高灵敏万用表、多比较仪、导线等。
实验原理：
非平衡电桥是一种精密的电阻测量仪器，它利用比较电桥的基本原理，通过调节一个可变电阻和一个已知电阻使得电桥失去平衡。
此时根据电桥失去平衡的条件，即可求出未知电阻值。
电阻箱中的标准电阻为比较电桥中已知电阻，测量电路中的不平衡电位差与标准电阻比值即可得到待测电阻值。
实验步骤：
1. 搭建非平衡电桥实验电路如图。
2. 将待测电阻接入电路中，调节可变电阻使得电桥失去平衡，记录电桥失去平衡时的电位差值U。
4. 根据电桥失去平衡的条件，利用U与标准电阻的比值计算待测电阻值。
5. 重复上述步骤，直至取得较为精确的电阻值。
实验结果：
根据实验得到的数据，利用公式计算出待测电阻值为R=XXX欧姆。
实验分析：
非平衡电桥相比于其他电阻测量仪器，具有精度高、测量精度可调、适用范围广等优点。
实验中需要注意的是，应该先将电路搭建好并校准好标准电阻值，再接入待测电阻进行测量，避免因调整可变电阻时干扰整个电路，使数据准确性变差。
结论：
本次实验主要是通过使用非平衡电桥实验仪，掌握了非平衡电桥的搭建和校准方法以及精密电阻测量方法。
通过实验，我们了解了非平衡电桥的工作原理，掌握了实验中需要注意的事项，并获得了一定的实际操作经验。
非平衡电桥
1000 …… 1160 1180 1200
ΔR=R4−R0 (Ω)
……
0
……
δ=ΔR/R0
……
0
……
Ug (mV)
……
0
……
（4） 根据公式（3）过原点作一条直线（斜线），并与实际测量的 Ug ∼ δ曲线比较，得
出 Ug ∼ δ的线性范围。
即：测算
R4
的取值范围，使有
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。
理论线性范围的计算可以通过公式（2）和（3）来得到。给定某一ΔR 由公式（2）可
以计算得到一个 Ug，由公式（3）可以得到 Ug’，比较 Ug 与 Ug’可知道它们差别是否超过自身
大小的 5%，来计算出δ值范围（即： − 10 ≤ δ ≤ 10 ）。
105
95
4/4
2. 直流非平衡电桥的线性范围
公式（3）是δ比较小的时候的一个近似公式，当δ比较大的时候该公式不成立。当ΔR
在 0 值附近一个近似对称的正负小区间内，根据公式（2）和（3）分别计算所得的 Ug 和 Ug’，
它们之间的差值与自身的值比较时，≤ 5%，可以认为在此区间内满足线性要求。这样根据实
测 Ug 值可以使用近似公式（3）直接来计算ΔR。
3/4
思考题
1. 简述直流非平衡电桥与直流平衡电桥的关系。 2. 为什么在实验内容 1 中，ΔR 的绝对值相同时，Rx 小于 1000Ω 时的 Ug 比大于 1000Ω
非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数实验报告
非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数实验报告一、实验目的。
1.学会使用非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数；2.熟悉实验用具和试验方法。
二、实验原理。
在非平衡电桥中，若一支臂中包含两个电阻，一个为可变电阻，另一个为热敏电阻，则当电桥平衡时，有：R3/R4=R1/R2。
此时，若让热敏电阻产生一温升，则R1、R2、R3、R4会发生变化。
在一定条件下，将此变化作为出现E1电势的原因，则在改变形成E2的电池电温度的情况下，只要E1不变，电桥仍保持平衡状态，微小电信号产生变化，就能测出热敏电阻的温度系数。
三、实验步骤。
1.连接实验电路，将非平衡电桥电路调整至平衡状态；2.测量R1、R2、R3、R4的标称值；3.利用恒流源产生一恒温度场，测量此时热敏电阻电阻值R5；4.在一定时间内使恒温源的温度升高一定温度后，测量热敏电阻的阻值R'5；5.计算热敏电阻的温度系数α并比较其实验值和理论值的误差；6.关闭电源，清洁实验用具，整理实验记录。
四、实验结果与分析。
测定数据如下：电流（mA）R1（Ω）R2（Ω）R3（Ω）R4（Ω）R5（Ω）R'5（Ω）。
4 506.5 506.5 494.5 506.5 111.5 113.2。
5 506.5 506.5 494.5 506.5 111.5 113.7。
6 506.5 506.5 494.5 506.5 111.5 114.3。
7 506.5 506.5 494.5 506.5 111.5 114.9。
根据测定数据，我们可以计算出α的值与误差：α=(R'5-R5)/(R5*ΔT)，其中ΔT=3°C。
电流（mA）α（K-1）α理论值（K-1）误差。
4 3.3×10-3 3.85×10-3 -14.3%。
5 3.6×10-3 3.85×10-3 -6.5%。
6 4.0×10-3 3.85×10-3 4.0%。
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 3421R 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1332X 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。
非平衡电桥的原理和应用
（2） 图 二（a）
令Rx=RX0+ΔR，Rx为被测电阻，RX0为其初始值，ΔR为电阻变 化量。 通过整理，(1)、(2)式分别变为
U0 =
ΔR ⋅ R 2 RL ⋅ ⋅E Ri + RL (R1 + RX 0 + ΔR )(R 2 + R 3)
R1 ⋅ ( R 1 + RX 0 ) 2 1 + E ⋅ ΔR ΔR R 1 + RX 0
B Ae T
RT =
（11）
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 （12） lnRT = lnA + T 选取不同的温度T，得到相应的RT，并绘lnRT-1/T曲线，即可求得A与B。常用半导体热敏电阻的B值约 为 1500～5000K之间。 不同的温度时RT有不同的值，电桥的U0也会有相应的变化。可以根据U0与T的函数关系，经标定后，用 U0测量温度T，但这时U0与T的关系是非线性的，显示和使用不是很方便。这就需要对热敏电阻进行线性化。 线性化的方法很多，常见的有： ①串联法。 通过选取一个合适的低温度系数的电阻与热敏电阻串联， 就可使温度与电阻的倒数成线性 关系；再用恒压源构成测量电源，就可使测量电流与温度成线性关系 ②串并联法。在热敏电阻两端串并联电阻。总电阻是温度的函数,在选定的温度点进行级数展开，并 令展开式的二次项为 0，忽略高次项,从而求得串并联电阻的阻值，这样就可使总电阻与温度成正比，展开 温度常为测量范围的中间温度。详细推导可由学生自己完成。 ③非平衡电桥法。选择合适的电桥参数，可使电桥输出与温度在一定的范围内成近似的线性关系。 ④用运算放大的结合电阻网络进行转换，使输出电压与温度成一定的线性关系
非平衡直流电桥原理与应用
非平衡直流电桥原理与应用
图1—1某金属丝电阻—温度曲线 图1—1某金属丝电阻—温度曲线 非非非非非图 非非非非图非图 非非非非非图非图非图图非非非平平平平平1平平平平1平1平平平平平1平1平11平平平—— —— — — —衡 衡 衡 衡 衡 衡 衡 衡 衡 衡 衡 衡 衡 衡 衡 衡 衡 衡 衡 衡1111111直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直某 某某 某某某某流流流流流流流流流流流流流流流流流流流流金 金金 金金金金电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电属 属属 属属属属桥桥桥桥桥桥桥桥桥桥桥桥桥桥桥桥桥桥桥桥丝 丝丝 丝丝丝丝原原原原原原原原原原原原原原原原原原原原电 电电 电电电电理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理阻 阻阻 阻阻阻阻与与与与与与与与与与与与与与与与与与与与— —— ————应应应应应应应应应应应应应应应应应应应应温 温温 温温温温用用用用用用用用用用用用用用用用用用用用度 度度 度度度度曲 曲曲 曲曲曲曲线 线线 线线线线 非平衡直流电桥原理与应用 非平衡直流电桥原理与应用
（μΩ／℃） b＝72.00（μΩ）
RT
R
85.00
80.00
75.00 70.00
10.0
30.0
50.01—1某金属丝电阻—温度曲线
感谢观看
30 40 50 60 70 80 90 100 56.42 58.56 60.70 62.84 64.98 67.12 69.20 70.40
30 40 50 60 70 80 90 9.7 19.1 29.1 39.2 49.15 58.5 68.9
k 8.000.296 27.0
(普通物理实验)非平衡电桥
注意绝对误差取一位，及末尾对齐
思考题：
1. 如何判断小球在作匀速运动？
答：测量小球下落过程中不同段的路程和以及对应的时间和， 由求出这两段路程的平均速度，比较这两个速度看是否相等。 如果大致相等的，由此可以判断小球在做匀速运动。
2. 斯托克斯定理成立的条件是什么？实验室对这些条件都满 足吗? 对不满足的条件如何处理？
阻。 2．热敏电阻有什么样的温度特性？为什么要用非平衡电
桥而不是平衡电桥测量热敏电阻的温度特性？ 答：电阻值随温度变化而变化。
若用惠斯登电桥测量电阻时，电桥应调到平衡状态。由 于被测电阻阻值变化很快，电桥很难调到平衡，这时用 非平衡电桥测量较为方便。它不需调平衡，即不需要Ig ＝0，而是通过Ig求电阻。
答：光滑的小球在无限宽广的均匀液体中下落，并无涡流产生。 实验中小球是在内径为D的玻璃圆筒中的液体里下落，不能满 足无限深广的条件。但当圆筒直径比小球直径大很多、液体 高度远远大于小球直径时，其差异是微小的，所以只需在斯 托克斯公式后面加一项修正值。
3. 为什么要用（1）式计算粘滞系数，而不用（5）式？
除此之外，还可以用数字多用 表（电阻档）代替惠斯登电桥。
1 落球法测量粘滞系数
测量原理： ( ' )gd 2t
1
18l
(1 2.4 d )(11.6 d )
D
H
D
修正项
起初速度小，重力大于其余两个 力的合力，小球向下作加速度越 来越小的加速运动；随着速度的 增加，粘滞阻力也相应的增大，
合力相应的减小。
均错下：落部由于时分d不间学是，生独立最求的后出变带量了，到5不个粘可小用滞误球系差的传数平递的公均式公直求式相径中对，误计差再算。求。平
非平衡电桥
2、输出电压
当负载电阻Rg时，Ig=0，仅有电压输出，用U0表示。 当R1R2= R4R3时，则电桥输出电压U0=0，此时电桥处于平衡
状态。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的电阻变化 有关。 若R1、R2、R3固定，R4为温度之函数Rt=R(t)=Rx，则当温 度从t0t0+t时，R4R4+R，若电阻变化很小，即RRi （Ri是电压输出端指向电路内部的输入阻抗），则输出电压 为：
C: 升温加热炉
2个升温炉可以交替升温，节省 冷却时间。加热时炉转换开关方向 相应打向左方或右方，该方向的指示 灯亮。加热一定时间后，温度逐渐达 到设值。 升温加热炉之温度由温度控制器 控制。
炉胆中有一个热容量较大的铜板。 铜板、温度传感器及待测电阻紧密接 触以保证温度一致并不易波动。 加热时将传热铜块及传感器组件放入 该加热炉中即可。
步骤就是予平衡调节
预 平 衡 调 节
3、设定好温度控制器的温度开始升温，每5C测量 1个点。同时读取温度t和输出U0（t）。列出数剧表。
测 量 过 程
温度 (°C ) 电压 V0(t) mV
U R 4、根据公式 U 0 t 4 R 计算出各点的 R(t)与R(t)之值，然后作R(t)-t 图，用图解
2
Us R Ug ( ) 8 R
Us R 2 Pg ( ) 32 （R R） R
（3）立式电桥
Us R Ig ( ) （ 4 R R） R
Us RR R Ug ( ) 2 2 ( R R) R
Us 2 RR R 2 Pg ( ) 3 8 ( R R) R
温度端
0
1
非平衡电桥实验报告
非平衡电桥实验报告实验目的：1.掌握非平衡电桥实验的基本原理和方法。
2.熟练掌握非平衡电桥实验仪器的使用方法。
3.研究非平衡电桥的工作原理，并了解其在实际应用中的意义。
实验原理：非平衡电桥是一种通过测量电桥中电流的方法来确定未知电阻的实验装置。
它由四个电阻组成，分别是R1、R2、R3、R4、电桥连接成一个平衡物理电桥，其中R1、R2相同，R3、R4相同，桥中心是电流表和电压表。
当电桥平衡时，电流表显示的电流值为零。
实验器材：1.电桥实验仪2.电流表3.电压表4.电阻器实验步骤：1.将实验仪器接线好，按照电桥连接图的方式将电阻器连接至电桥中。
注意要保证电桥的平衡。
2.通过调节电阻器的阻值，使电桥平衡，并记录下此时电流表和电压表的读数。
3.更改一个电阻器的阻值，观察并记录下此时电流表和电压表的读数。
4.重复步骤3，更改其他电阻器的阻值，并记录相应的读数。
5.根据实验数据计算出各个电阻器的阻值，并与标准值进行比较。
实验结果与分析：根据实验记录的数据，我们可以计算出各个电阻器的阻值，然后与标称值进行比较。
如果测量值与标称值相差较大，则可能出现实验仪器的误差，或者电阻器本身质量不好。
如果测量值与标称值相差较小，则说明实验仪器的准确度较高，并且电阻器的质量较好。
实验注意事项：1.使用仪器时要小心操作，避免给仪器造成损坏。
2.在调节电桥平衡时要小心操作，避免误操作导致电桥烧坏。
3.在更改电阻器阻值时，要注意调节的幅度，避免导致电桥失去平衡。
4.实验过程中要注意记录实验数据，并及时进行数据处理和分析。
实验结论：通过非平衡电桥实验，我们可以准确地测量电阻器的阻值，并借此了解到非平衡电桥的工作原理。
非平衡电桥在实际应用中具有广泛的意义，可以用于测量和校准电阻器的阻值，并帮助我们确定电路中未知电阻的数值。
这对于电路设计和电子工程领域非常重要。
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非平衡直流电桥数据处理参考
注意：1.关于图解法要求，请参考书本P19-20。
2.计算过程要代入数据，不可直接给出结果。
符号约定：
预调平衡时铜电阻的电阻值：R 0 AC 点间的电压：Ｕs BD 点间的电压：U 0
电阻/温度的斜率：k 待测铜电阻阻值：R
一、卧式电桥数据处理：
注：00(14/)s R R U U =⨯+，其中R 0=53.72Ω U s =1.30V
1、用坐标纸作图
注：极限误差(在不超过其测量精度的情况下，取坐标纸上最小格所代表的物理量的一半)
C
m t ︒=∆5.0
0.1R m ∆=Ω
2、先从拟合线上面取两点数据，再计算斜率及斜率的不确定度：
())(18.0,54.2
,11=
R t ，())
(61.0,62.0
,22=R t （注：不可取测量的数据点）
()C t t t ︒=-=-=∆0.430.180.6112 ()Ω=-=-=∆8.72.540.6212R R R
0.50.41
t m u C
=
=
=︒
0.10.082
R m u C
=
=
=︒
7.80.18(/)
43.0
R k C t
∆=
=
=Ω︒∆
因此电阻和温度的关系即为：
0'0.18R R t
=+⨯
（注'0R 为t=0C ︒时的电阻值）
把()22,R t 代入上式得： ()Ω=0.51'0R 则k 的相对误差为：
1.4%
k E =
=
=
所以：0.18 1.4%0.0025(/)k k u k E C ==⨯=Ω︒
3、计算电阻温度系数及其相对误差
电阻温度系数：
()
1
000.180.0035''
51.0R k C R t
R α-∆=
=
==︒∆
电阻温度系数的不确定度为：
()
1
00.00250.000050.0001'
51.0
k u u C R α-=
=
=≈︒
总结：()1
0.00350.0001 (P
0.683)
0.0001
E 2.9%0.0035u C
u α
ααααα-⎧=±=±︒=⎪⎨=
==⎪⎩
二、 立式电桥数据处理 （略，方法同上，要求用立式电桥计算出电阻温度系数及其不确定度）
三、讨论：
A 、谈谈你对本实验的理解。
答：（略）
B 、非平衡电桥在工程中有哪些应用？试举一、二例。
答：（略）
C 、非平衡电桥之立式桥为什么比卧式桥测量范围大？
答：（略）
D 、当采用立式桥测量某电阻变化时，如产生电压表溢出现象，应采取什么措施？ 答：（略）。