直流单臂电桥的原理与使用
单臂电桥的工作原理
单臂电桥的工作原理
单臂电桥是一种常用的电路，用于测量电阻或者传感器的变化。
它由四个电阻和一个已知的电压源组成。
工作原理如下：
1. 电源：首先，将电压源 V 连接到电桥电路的两个端点。
电
压源可以是电池、电源或其他电压发生器。
2. 不平衡检测：通过测量电桥的两个中间连接点的电压差来判断电桥是否平衡。
这个电压差通常由一个惯性计量仪器或运算放大器测量。
3. 平衡条件：电桥的平衡条件是当电桥的两边电阻之比等于电压源的电粥按之比时。
也就是说，当 R1/R2 = R3/R4 时，电桥
处于平衡状态。
4. 测量未知电阻：通过调节三个电桥电阻的大小，使其满足平衡条件。
一旦电桥平衡，我们可以通过测量这三个电阻的值来计算未知电阻的值。
单臂电桥的工作原理基于电桥的平衡条件，即电桥两边电阻之比等于电压源的电极之比。
通过调节电桥电阻，我们可以使其达到平衡状态，从而测量未知电阻的值。
单臂电桥的工作原理
单臂电桥的工作原理
单臂电桥是一种测量电阻变化的电路。
它由四个电阻组成，形成了一个平衡电桥。
工作原理如下：
1. 单臂电桥由四个电阻元件组成，其中一个电阻元件是可变的。
2. 当平衡状态下，电桥两个对角线上的电位差为零。
即，
R1 / Rx = R2 / R3
其中，R1、R2、R3分别是固定电阻元件的阻值，Rx是可变
电阻元件的阻值。
3. 当可变电阻的值发生变化时，平衡条件被破坏。
此时，电桥的两个对角线上会有电位差产生。
4. 可以通过测量电桥两个对角线的电位差，来间接测量可变电阻的阻值变化。
5. 当电位差为零时，可断定可变电阻的阻值与固定电阻元件的阻值之比满足平衡条件，从而确定可变电阻的准确阻值。
单臂电桥常用于测量和控制环境中的物理量，如温度、压力或流量等。
其工作原理基于测量电桥的平衡条件，通过对可变电阻进行调整，使电桥平衡并测量相关物理量的变化。
用单臂电桥测电阻的原理
用单臂电桥测电阻的原理单臂电桥是一种经典的电桥类型，广泛应用于电阻的测量。
它采用的原理是利用电桥平衡条件来测量待测电阻。
单臂电桥由电源、电桥臂、检测器和调节装置组成，其中电源为电桥提供所需的电压，电桥臂为待测电阻和已知电阻，检测器用于检测电桥平衡状态，调节装置用于调整电桥的平衡。
下面我将详细介绍单臂电桥测电阻的原理。
单臂电桥的基本原理是利用两组电阻相等的电桥臂，将待测电阻与已知电阻相连接。
如果待测电阻和已知电阻相等，那么电桥平衡，检测器指示零位。
如果待测电阻与已知电阻不相等，那么电桥不平衡，检测器将指示一个非零值。
通过调节电阻箱的电阻值，使电桥平衡，就可以求得待测电阻的准确值。
具体测量过程如下：首先，将待测电阻与已知电阻分别连接到电桥臂上。
一般情况下，已知电阻为固定电阻，可以使用电阻箱来实现。
然后，将电源连接到电桥上，给电桥提供所需的电压。
在测量过程中，通过调节电阻箱的电阻值，使电桥平衡。
当电桥平衡时，检测器指示零位，表示待测电阻与已知电阻相等。
这时，我们就可以通过检测器上的指示值来求得待测电阻的准确值。
电桥平衡的条件是电桥的两侧电势差为零。
设电源电压为V，待测电阻为R1，已知电阻为R2，调节电阻箱的电阻为R3。
根据电桥平衡条件可得：R1 / R2 = R3 / R4其中，R4为电桥臂上的电阻，可以通过调节电阻箱的电阻值来改变。
通过上述公式，我们可以推导出待测电阻的准确值：R1 = (R2 * R3) / R4需要注意的是，在测量过程中，电桥的各个电阻之间应保持稳定，以确保测量结果的准确性。
此外，电桥平衡的要求也比较严格，需要精确调节电阻箱的电阻值。
总结一下，单臂电桥测电阻的原理是利用电桥平衡条件，通过调节电阻箱的电阻值，使电桥平衡，从而求得待测电阻的准确值。
这种测量方法简单、灵活，广泛应用于科学实验和工程领域，如电阻测量和材料性质研究等。
单臂电桥工作原理
单臂电桥工作原理
单臂电桥是一种测量电阻值的电路，其工作原理如下：
1. 单臂电桥是由一个电阻R1、一个电流源和一个电压测量仪
器组成的电路。
2. 电流源通过电阻R1产生一个已知大小的电流，将其称为I。
3. 电流I通过未知电阻Rx，形成两个支路：一个是从R1到Rx，另一个是从Rx到电流源。
4. 在电阻R1和Rx之间，我们接入了一个电压测量仪器，测
量电流I通过Rx时产生的电压差，称为Ux。
5. 根据欧姆定律，我们知道Ux与Rx之间的关系为：Ux = I * Rx。
6. 如果Rx等于R1，则Ux等于0；如果Rx大于R1，则Ux
为正值；如果Rx小于R1，则Ux为负值。
7. 通过测量Ux的大小和正负，我们可以判断Rx与R1的相对大小关系。
8. 通过改变R1和测量Ux的大小和正负，可以计算出未知电
阻Rx的准确值。
9. 单臂电桥通常用于测量电阻值。
通过与标准电阻相比较，可以精确地确定未知电阻的数值。
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。
非平衡直流电桥
非平衡直流电桥【教学目的】1. 学习直流单臂电桥(惠斯登电桥) 和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；2. 用直流单臂电桥测量室温铜电阻；3. 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。
【教学重点】熟练并准确地使用直流单臂电桥测量室温铜电阻以及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。
【教学难点】理解并掌握直流单臂电桥(惠斯登电桥) 和非平衡直流电桥电压输出方法（卧式电桥）测量电阻的原理及方法。
【课程讲授】提问：1.测量电阻的方法有哪些？2.本实验用什么方式来测量电阻？测量原理是什么？一、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R3若检流计无电流流过，电桥平衡，有测量公式：321R R R R x ⋅=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：s U R R R R R R R R U ⋅++-=))((334131420对于4231R R R R =,00=U ,固定1R 、2R 、3R ,取R R R ∆+→44，上式变为：s U R R R R R R R R R R R R R U ⋅+∆+++-∆+=)())((323341312420对于卧式电桥R R R ==41，R R R '==32，R R '≠,上式变为：RR RRU U s ∆⋅+⋅∆⋅=211140 于是测量表达式为：R U U U R s ⋅-=∆024二、实验仪器AFQJ-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、实验步骤1.用直流单臂电桥测量室温铜电阻1）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。
单双臂电桥的原理与使用方法
步骤5：计算电阻值。
被测电阻值=倍率数×读数盘读数 步骤6：关闭电源。 先断开检流计按钮Ｇ，再断开电源端钮Ｂ，然后 拆除被测电阻，最后锁上检流计锁扣。 步骤7：电桥保养。 每次测量结束，都应将盒盖盖好，存放于干燥、 避光、无振动的场合。 提示：搬动电桥时应小心，做到轻拿轻放，否则 易使检流计损坏
(1) 电桥外接工作电源接线柱 (2) 检流计灵敏度调节旋钮； (3) 晶体管检流计工作电源开关 (4) 滑线读数盘； (5) 步进读数开关 (6) 检流计按钮开关；(7) 电桥工作电源按钮开关 (8) 被测电阻电流端接线柱 (9) 量程因素读数开关 (10) 被测电阻电位端接线柱 (11) 检流计电气调零旋钮 (12) 被测电阻电流端接线柱 (13) 检流计指示
直流双臂电桥多用于测量阻值较小的电阻，常用于 学校实验，精密仪器的阻值测定等。谢谢 直流双臂电桥的号很多，其操作方法与直流单臂电桥基
本相同。下面以QJ44型直流双臂电桥为例，说明其测量电 阻的步骤。 步骤1：检查灵敏度旋钮置最小位置，打开检流计机械锁扣， 调节调零器使指针指在零位。 提示： 1 发现电桥电池电压不足应及时更换，否则将影响电桥 的灵敏度。 2 采用外接电源时，必须注意电源的极性。将电源的正、 负极分别接到“＋”“－”端钮，且不要使外接电源电压 超过电桥工作电压的规定值。
步骤2：估测被测电阻，选择倍率臂
用万用表估测被测电阻，选择适当的倍率臂。 估测被测电阻为几欧时，倍率臂应选×100档。估测被 测电阻为零点几欧时，倍率臂应选×10档。估测被测 电阻为零点零几欧时，倍率臂应选×1档。 提示： 测量时，倍率臂务必选正确，否则会产生很大 的测量误差，从而失去精确测量的目的。
比较臂比较臂比较臂比较臂比率臂比率臂比率臂比率臂被测电阻被测电阻被测电阻被测电阻7测量完毕先断开检流计按钮在断开电源按钮然后拆除被测电阻再将检流计锁扣锁上以防搬动过程中损坏检流计
直流电桥
尽管有些单电桥采用了一些措施努力减 小误差，但对于1欧姆以下的小电阻测量 仍达不到较高准确的结果，此时应用直 流双臂电桥线路来测量小阻值。
灵敏度是电桥测量技术的一个重要指标，电桥的灵敏度可以用电桥测量臂的单位相对变化量引出输出端 电压或电流的变化来表示，即： Su=⊿Uo/(⊿R/R)或Si=⊿Io(⊿R/R) 分别表示电桥的电压灵敏度和电流灵敏度。 测量电桥的桥臂电阻一般都应该按最大灵敏度来选择。
用QJ-23型直流单臂电桥测量电阻 1.调节好检流计的机械零点。 2.将待测电阻接在X1、X2上。 3.将比例臂V和比较臂I、II、III、IV调节到适当位置，使电桥在接近平衡 位置的状态下使用。 4.先按下电源按钮B0，再按下检流计按钮G1，特别注意检流计的偏转情 况，如偏转太大，应立刻松开按钮B0、G1，根据 偏转方向调节电桥各 臂，使检流器指示为零，电桥达到平衡。 5.按下B0、G0，记录各臂的读数。 6.分别测量两电阻各自的电阻值，以及两电阻串联、并联的电阻值，记 录于表中。
测量方法可分成直接测量法和间接测量法，直接测量 法是指无需通过数学模型的计算，通过测量可直接得出 结果。如用卡尺测工件的内径，卡尺的读数值就是工件 的外径。而间接测量法是需要通过数学模型的计算得出 测量结果，如检定一块压力表，测量结果是被检表示值 减去压力计的示值而得。
67.22
64.90
66.31
66.56
65.84
表三 以QJ-23型直流电阻电桥求电阻
测量项目 l1/l2 读数/Ω 测量结果/Ω
Rx1
0.01
9970
99.70
Rx2
0.1
2103
210.3
串联
0.1
3115
311.5
直流单臂电桥实验报告
直流单臂电桥实验报告一、实验原理：1.直流单臂电桥适用范围：直流单臂电桥主要是用来测量中等阻值（10~105Ω）电阻的。
2.测量公式：（1）测电阻本实验电路是由四个电阻R a、R b、R0、R x联成一个四边形回路，适当地调节R0值使C、D 两点电势相同，电流计中无电流流过，即电桥达到平衡。
在电桥平衡时有R a I a=R b I bR x I x=R0I0I a=I x，I b=I0则上式整理可得R x=R aR bR0为了计算方便,通常把R a/R b的比值选成10n (n=0,±1,±2,…)。
令C=R a/R b,则R x=CR0可见电桥平衡时，由已知的R a、R b及R0值便可算出R x。
（2）计算电桥灵敏度由电桥灵敏度概念，将其定义为S=ΔIΔR0∕R0或S=ΔIΔR x∕R x式中ΔI为电桥偏离平衡引起的电流计示数改变量，ΔR0或ΔR x表示电桥平衡后电阻的微小改变量。
电桥灵敏度也可以由基尔霍夫定律给出：S=EK[(R a+R b+R0+R x)+(2+R bR0+R xR a)R g]式中K和R g为电流计的常量。
（3）待测电阻的相对误差由（2）中公式可直接得到：ΔR x R x =ΔIs（4）换臂法计算公式R x=√R0′R0′′≈12(R0′+R0′′)3.实验电路图：4.比例臂倍率如何适当选取：通过比较臂R0调节的有效位数多少来判断，R0调节的有效位数越多，C的选取越恰当。
比如：给定一个四旋钮电阻箱（调节范围为1~9999Ω），如果待测电阻阻值大约为230Ω，代入为了使R0调节电桥由非平衡态达到平衡态的位数最多，即四个旋钮都用上，需选取倍率为0.1。
再例如若待测电阻R x≈1200Ω，电阻箱为四旋钮电阻箱（调节范围为1~9999Ω），仅当选取倍率C为1时四个旋钮才都可以用上，故倍率选取为1。
给出一般结论则为：应选倍率为电阻箱最大有效位数与待测电阻所占位数之差的倒数。
单臂电桥测电阻实验报告
单臂电桥测电阻实验报告一、实验目的1、掌握单臂电桥测量电阻的原理和方法。
2、学会使用滑线式惠斯通电桥测量中值电阻。
3、了解电桥灵敏度的概念及提高电桥灵敏度的方法。
二、实验原理1、单臂电桥（惠斯通电桥）的原理单臂电桥是一种比较式测量仪器，其原理是基于电桥平衡时，对臂电阻乘积相等。
设四个电阻 R1、R2、Rx 和 Rs 连成四边形，每一边称为电桥的一个臂。
在一对角线节点间接上电源，在另一对角线节点间接上检流计，形成如图 1 所示的电路。
当检流计中无电流通过时，即B、D 两点电位相等，电桥达到平衡。
此时有：＼＼frac{R_1}｛R_2} ＝＼frac{R_x}｛R_s}＼可得待测电阻 Rx 的值为：＼R_x ＝＼frac{R_1}｛R_2} R_s＼2、电桥灵敏度电桥灵敏度定义为：＼S ＝＼frac{＼Delta n}｛＼frac{＼Delta R_x}｛R_x}｝＼其中，Δn 为检流计偏转的格数，ΔRx 为电阻 Rx 的改变量。
电桥灵敏度越高，表示电桥对电阻变化的反应越灵敏。
三、实验仪器1、直流电源2、滑线式惠斯通电桥3、检流计4、待测电阻5、标准电阻6、导线若干四、实验步骤1、仪器连接按照实验电路图连接好电路，注意电源、检流计、电阻等的正负极连接要正确。
2、调整比例臂根据待测电阻的估计值，选择合适的比例臂 R1 和 R2 的比值，使Rs 尽量接近 Rx 的估计值。
3、粗调平衡接通电源，调节 Rs 的值，使检流计指针接近零位，此时电桥接近平衡。
4、细调平衡进一步微调 Rs 的值，使检流计指针指零，此时电桥达到平衡。
5、测量并记录数据记录 R1、R2 和 Rs 的值，根据公式计算出 Rx 的值。
6、改变 Rs 的值，测量电桥灵敏度在电桥平衡的基础上，稍微改变 Rs 的值，记录检流计指针偏转的格数，计算电桥灵敏度。
7、重复测量改变比例臂，重复上述步骤，测量多组数据，求 Rx 的平均值。
五、实验数据记录与处理1、实验数据记录表格｜测量次数｜ R1（Ω）｜ R2（Ω）｜ Rs（Ω）｜ Rx（Ω）｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜ 1 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 2 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 3 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜2、数据处理根据公式＼（R_x ＝＼frac{R_1}｛R_2} R_s\），计算出每次测量的 Rx 值，然后求平均值。
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直流单臂电桥的原理与使用
摘要：直流电桥是能够精确测得电阻阻值的测量仪表，其应用较为广泛。
本文即对直流单臂电桥的原理与测量过程进行了详细的介绍，同时对其使用的相关注意事项进行了总结说明，以供参考。
关键词：直流单臂电桥原理测量过程使用注意
Abstract: DC bridge is able to measure resistance value, which is widely applied. This article is to introduce in details the arm principle and dc electric bridge measurement process, at the same time, sum up the use of the relevant matters attention when using for reference.
Keywords: dc electric bridge, principle, arm measurement process, using note 前言：电阻元件是直流电路中最重要的元件之一，有关电阻值的测量方法也多种多样。
通常最普遍的方法是直接采用万用表来测量，只不过测量的结果误差较大；实验室里往往采用伏安法来测量，步骤比较烦琐；要想精确的测量电阻阻值，直流电桥是最佳的测量仪表。
直流电桥按其功能可分为直流单臂电桥和直流双臂电桥，其中直流单臂电桥主要适合精确测量1Ω以上的电阻，所以使用比较广泛。
1.直流单臂电桥的原理与测量过程
直流单臂电桥又称惠斯登电桥，其原理电路如图2-1所示。
图中被测电阻Rx和R1、R2、R3三个已知电阻连接成四边形，四个电阻的连接点a、b、c、d称为电桥的顶点；由这四个电阻组成的支路ac、cd、ab、bd称为桥臂。
在电桥的两个顶点a、d之间（一般称为电桥输入端）接一个直流电源，而在电桥的另外两个顶点c、b之间（一般称为电桥输出端）接一个指零仪（检流计）。
当电桥电源接通之后，调节桥臂电阻R1、R2和R3，使c、b两个顶点的电位相等，即指零仪两端没有电位差，其电流Ig =0，这种状态称为电桥平衡。
用电桥测电阻实际上是将被测电阻与已知标准电阻进行比较来确定被测电阻值，只要比率臂电阻和比较臂电阻R1、R2和R3足够精确，Rx的测量准确度也就比较高。
又根据Ig=0，我们可以知道，指零仪必须采用高灵敏度的检流计，以确保电桥的平衡条件，从而保证电桥的测量精度。
图2-1 直流单臂电桥简易原理图图2-2 直流单臂电桥外形图
图2-2为直流单臂电桥的外形图，其组成部件主要包括：
检流计指针:当有电流流过检流计时，指针会发生偏转,流过电流的方向不同，指针偏转的方向也不同。
比例臂旋钮、比较臂旋钮：分别连接R1以及R2、R3电阻（实际电路中电阻有多组），通过调节旋钮可以选择相应的电阻与之相连接，最后的Rx读数为比例臂和比较臂读数的乘积。
调零器：用以测量前的指针调零工作。
必须先将检流计锁扣打开，才能进行调零。
Rx接线柱：用以接被测电阻。
检流计连接片：通常放在“外接”位置。
为提高在高阻值测量中的精度，需外接高灵敏度检流计时，应将连接片放在“内接”位置，外接检流计接在“外接”两端钮上。
检流计按钮开关“G”和电源开关“B”：旋转90°可锁住，测量过程中调平衡时按下按钮“B”然后轻按检流计按钮“G”；在测量具有电感的元件（如线圈）完毕时，需先松开检流计按钮，后松开电源按钮。
测量的具体过程如下：
将被测电阻接入“Rx”接线柱两端。
估计被测电阻值，选择比例臂的适当数值。
检查无误后，先按下电源开关“B”，再按下检流计按钮开关“G”，（按钮开关“B”“G”旋转90°可锁住），调节比较臂的四支旋钮，使检流计指针指“零”。
此时电桥平衡，被测电阻值等于：比例臂读数乘比较臂读数（欧姆）。
如无法估计被测电阻值，一般将比例臂放在1档，比较臂放在1000欧上，按下“B”按钮，然后轻按“G”按钮后即松开，如检流计指针晃向“＋”的一边，说明被测电阻大于1000欧，可把比例臂放在10档，再次接下“B”、“G”按钮，如果指针仍在“＋”边，可把比例臂放在100档。
如果开始时指针晃向“－”边，则说明被测电阻小于1000欧，可把比例臂放在0.1档或0.01档上。
如此，可得Rx的大约数值然后选定倍率，调节四个比较臂读数盘，使检流计平衡。
2.直流单臂电桥使用注意事项
使用前先把检流计锁扣或短路开关打开，并调节调零器使指针或光点置于零
位。
Rx接好后，先估计一下被测量的电阻阻值范围，选择合适的R2/R3比率，以保证比较臂R4的四档电阻都能充分使用。
例如：Rx为几个欧姆时，应选比率为0.001。
电源和检流计按钮的使用：测量时先按“电源”按钮，再按“检流计”按钮。
选定倍率后,若检流计指针向“＋”偏转，说明R4电阻小了，应增加比较臂R4数值。
反之，指针若向“—”偏转，则应减小R4数值。
测量完毕，先松开检流计按钮，后松开电源按钮。
特别是在测量具有电感的元件（如线圈）一定要遵守上述操作顺序，否则将有很大的自感电动势作用于检流计，造成检流计损坏。
在电桥调平衡过程中，不要把检流计按钮按死，应是每改变一次比较臂电阻，按一次按钮测量一次，直至检流计偏转较小时，再按死检流计按钮。
测量结束不再使用时，应将检流计的锁扣锁上。
参考文献：
[1] 章程,程文明,肖建军. 应变测量中单臂电桥的线性化处理方法探讨[J]. 科协论坛(下半月), 2007, (08) .
[2] 朱媛媛. 传感器电桥电路的非线性补偿方法[J]. 现代计量通讯, 2006,
(03) .
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。