直流电桥的工作原理和应用
直流单臂电桥的工作原理
直流单臂电桥的工作原理直流单臂电桥是一种常用的电路，用于测量未知电阻或测量其他物理量。
它由四个电阻、一个电流源和一个电压测量仪器组成。
其工作原理基于电桥平衡条件，在电源和测量仪器的作用下，通过调节一个或多个电阻，使电桥电路平衡，从而可以测量未知电阻或其他物理量。
直流单臂电桥由一个平面电阻均匀分布的电阻线组成，分别连接到电源的正负极，其两端分别连接到电压测量仪器。
当电桥未连接到未知电阻时，电流线是等效于无限大电阻的，所以电桥平衡，测量仪器显示零电压。
接下来，假设接入一个未知电阻到电桥电路中。
为了使电桥平衡，可以调节一个或多个电阻的值。
当平衡时，通过电桥电路的电流为零，此时测量仪器显示的电压为电桥测量的输出电压。
电桥的平衡条件是通过调节电阻使得电桥中的电流为零。
平衡时，根据基尔霍夫电压定律，电源电压与电压测量仪器显示的电压之比等于各电阻的比值。
由此得到平衡条件方程：\[\frac{{V_{\text{in}}}}{{V_{\text{out}}}} = \frac{{R_1}}{{R_2}}\]其中，\(V_{\text{in}}\)是电源电压，\(V_{\text{out}}\)是测量仪器显示的电压，\(R_1\)和\(R_2\)是电阻值。
通过改变\(R_1\)或\(R_2\)，可以改变电压比，从而实现电桥的平衡。
一般情况下，电桥的电流携带在毫安级别，而输出电压在微伏级别。
在实际应用中，可以根据不同的需求选择适合的电桥类型，如韦斯顿桥、魏恩桥等。
此外，还可以在电桥电路中引入附加参数，如电容、电感等，以便测量其他物理量。
最后值得注意的是，直流单臂电桥是一种稳定、准确、可靠的测量方法，在实际工程和科研中得到广泛应用。
但需要注意的是，电桥的测量精度与电桥的质量、电源的稳定性、电流线的接触状态等因素有关，所以在使用电桥进行测量时，需要选择合适的电桥并进行正确的校准和调试。
直流电桥工作原理
直流电桥工作原理直流电桥是一种常用的电路实验仪器，主要用于测量电阻、电容和电感等基本电路元件的参数。
它的工作原理基于电桥平衡条件的原理，通过调节电桥中的元件来达到平衡状态，从而测量出待测元件的参数。
电桥由四个电阻组成的电路网络构成，它们分别是两个比较电阻、待测电阻和一个可调电阻。
其中，比较电阻是已知的，待测电阻是需要测量的，可调电阻用于调节电桥平衡状态。
电桥的工作原理是利用电桥平衡条件来测量待测电阻的阻值。
电桥的平衡条件是指电桥中电流的平衡状态，即电桥中的电流为零。
在平衡状态下，电桥两个端点的电位差为零，即两个相邻的节点电位相等。
根据欧姆定律，电流通过电阻的大小与其两端的电位差成正比，因此在平衡状态下，电桥中的电流通过各个电阻是相等的。
根据这一平衡条件，可以推导出电桥中各个电阻之间的关系。
当电桥达到平衡状态时，可以根据电桥中的电流和电压关系来计算待测电阻的阻值。
根据电桥电压分配定律，电桥中各个电阻上的电压之比等于它们的电阻之比。
因此，在平衡状态下，电桥中的电阻满足以下关系：R1 / R2 = R3 / R4其中，R1和R2是比较电阻的阻值，R3是待测电阻的阻值，R4是可调电阻的阻值。
通过调节可调电阻的阻值，使得电桥达到平衡状态，即R1 / R2 = R3 / R4，这样就可以计算出待测电阻的阻值。
除了测量电阻，电桥还可以用于测量电容和电感等元件的参数。
对于电容，可以将待测电容与已知电容串联或并联，通过调节可调电阻使电桥平衡，从而测量待测电容的值。
对于电感，可以将待测电感与已知电感串联或并联，同样通过调节可调电阻使电桥平衡，从而测量待测电感的值。
总结起来，直流电桥通过调节电桥中的可调电阻，使电桥达到平衡状态，从而测量待测元件的参数。
它的工作原理基于电桥平衡条件，利用电桥中电流的平衡状态来推导出待测元件的阻值、电容值或电感值。
通过合理选择比较元件和调节可调电阻，可以实现对不同类型的电路元件进行准确的测量。
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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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。
简述直流单臂电桥的工作原理
简述直流单臂电桥的工作原理
直流单臂电桥是一种电路，用于测量电阻、电容和电感等电学元件的值。
它的工作原理是基于电桥平衡的概念，通过调整电桥中的电阻值，使得电桥两端的电势差为零，从而得到待测元件的值。
直流单臂电桥由四个电阻组成，分别为R1、R2、R3和Rx。
其中，R1和R2相等，R3和Rx也相等。
电桥的电源为直流电源，电桥的两端分别接入待测元件和标准电阻。
当电桥平衡时，电桥两端的电势差为零，即：
R1 / (R1 + R2) = Rx / (R3 + Rx)
通过移项，可以得到：
Rx = R3 * R2 / R1
因此，当R1、R2和R3的值已知时，可以通过测量Rx的值来计算待测元件的值。
在实际应用中，为了方便测量，通常会将R1和R2固定为相等的标准电阻，而R3和Rx则是待测元件和一个已知的标准电阻。
通过调整待测元件的电阻值，使得电桥平衡，从而得到待测元件的值。
需要注意的是，直流单臂电桥只适用于测量直流电路中的电学元件，对于交流电路中的元件则不适用。
此外，电桥的精度也受到电源稳
定性、电阻精度和测量仪器精度等因素的影响。
直流单臂电桥是一种简单而有效的电路，可以用于测量电阻、电容和电感等电学元件的值。
通过调整电桥中的电阻值，使得电桥平衡，从而得到待测元件的值。
电桥原理详解分析
1. 直流电桥
第一节 电 桥原理详解
电桥： 电桥：由首尾相联四个阻 抗构成， 抗构成，其对角端 分别为供桥电源和 输出端的测量电路。 输出端的测量电路。 电桥的作用： 电桥的作用： 把电阻、 把电阻、电感或电容的变化 量转换为电压或电流量， 量转换为电压或电流量，以 供后续电路测量记录。 供后续电路测量记录。
R1 R2
a
R4 R3
c
U0
d U
第一节 电桥 0
) R U = U / 4 × (∆R1 − ∆R2 + ∆R3 − ∆R41. /直流电桥
（3）倍增特性：相邻两桥臂上应变片阻值的变化大 ）倍增特性： 小相等、符号相反时， 小相等、符号相反时，同时相对两桥臂上应变 片阻值的变化大小相等、符号相同时， 片阻值的变化大小相等、符号相同时，桥路的 输出电压是半桥单臂的四倍， 输出电压是半桥单臂的四倍，电桥的灵敏度是 半桥单臂的四倍。 半桥单臂的四倍。
b
R1 R2
（2）等臂电桥的和差特性 ） 以下讨论中， 以下讨论中，设： ∆R1= ∆R2=∆R3= ∆R4= ∆R ◇ 半桥单臂
U a
R4
c
R3
U0
d
桥臂 R1
R1+∆R
输出电压： U 0 = U∆R / (4 R ) 输出电压： 电 桥 灵 敏 度 ：S
=U /4
第一节 电桥 0
) R U = U / 4 × (∆R1 − ∆R2 + ∆R3 − ∆R41. /直流电桥
R1
b
R2
对臂电阻的乘积相等， 对臂电阻的乘积相等， 源电压无关。 源电压无关。 a 或邻臂电阻之比相等。 或邻臂电阻之比相等。 R1 R3 − R2 R4 U0 = U (R1 + R2 )(R3 + R4 ) R4 d U
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。
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R1、R3′构成另一臂，被测电阻Rx和标准电 阻RN均采用四端接法，C1、C1′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，P1、P2、P1′、P2′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。
四、实验内容及方法
图 7 为 FQJ-Ⅲ型非平衡电桥的面板示意图：
(一)用惠斯登电桥测量电阻
1、二端法测量：
a、量程倍率设置：为了提高学生的动手能力，电桥的量程倍率可视被测电阻的大小自
行设置。方法是：通过面板上的R1、R2两组开关来实现，如“×1”倍率，可分别在R1、R2两 组的“×1000”盘上打“1”其余盘均为 0；“×102”倍率可在R1的“×1000”盘打“1”， R2的“×10”盘打“1”其余盘均为 0……由此可组成下表中分别不同的量程倍率。
c、按图 8 所示，在“Rx”与Rx1之间接上被测电阻，R3测量盘打到与被测电阻相应的数 字，按下G、B按钮，调节R3，使电桥平衡(电流表为 0)。
简述直流电桥法的原理
简述直流电桥法的原理一、引言直流电桥法是一种常用的电学测量方法，它可以用来测量电阻、电容和电感等物理量。
该方法基于电桥平衡原理，通过调节不同元件的阻值或容值，使得电桥两侧的电势差为零，从而得到待测物理量。
二、基本原理直流电桥法的基本原理是利用平衡条件下两侧的电势差为零来测量待测元件的物理量。
在一个典型的直流电桥中，有四个分支：待测元件分支、标准元件分支、比率臂分支和控制臂分支。
其中待测元件和标准元件可以是任何一种被测物理量（如阻值、容值或者电感）。
三、平衡条件当直流电桥中四个分支中任意三个分支中都已知时，可以通过调节第四个分支的参数来使得整个电桥达到平衡状态。
当达到平衡状态时，整个电路中没有任何的漏流和漏压，并且两侧的电势差为零。
四、应用范围直流电桥法广泛应用于各种物理量的测量中。
例如，在阻抗匹配电路中，可以利用直流电桥法来测量电阻和电容的值。
在电感测量中，可以利用直流电桥法来测量电感的值。
此外，在无线电技术中，直流电桥法也常用于天线匹配和调谐等方面。
五、优点与其他测量方法相比，直流电桥法具有以下优点：1. 精度高：由于平衡条件的存在，直流电桥法能够获得非常高的精度。
2. 稳定性好：由于平衡条件的存在，直流电桥法具有很好的稳定性。
3. 适用范围广：由于可以测量多种物理量，因此直流电桥法适用范围非常广泛。
六、缺点与其他测量方法相比，直流电桥法也存在一些缺点：1. 对环境要求高：由于需要保持整个系统稳定，因此对环境要求较高。
2. 测量时间长：由于需要不断调节参数以达到平衡状态，因此测量时间较长。
3. 需要标准元件：为了保证精度和稳定性，需要使用标准元件进行校准和比较。
七、总结综上所述，直流电桥法是一种非常重要的电学测量方法，它可以用来测量多种物理量，并且具有高精度和良好的稳定性。
虽然存在一些缺点，但是在实际应用中仍然得到了广泛的应用和发展。
直流双臂电桥
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
二．QJ103型直流双臂电桥
1．面板介绍
SA → 倍率转换开关，(R1 上左， R2 上右， R3 下左 ，R4下右)联动，保证总有
R 3 /R1 = R4 /R2 。
2．电路图的识读
倍率=R2 /R1 ，有 ×0.01， × 0.1， ×1， ×10 ，×100 ，共5个倍率档位。
Rn 的范围： 0.01~0.11Ω 。
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
基本方法与单臂电桥相同，需要注意的有两点：
1．四端接线。
2．直流双臂电桥工作时电流较大(因为电阻都比较小)，故测量要求尽快完成，以免电池的电量消耗过大。
3．常用电桥型号和技术特性简介
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。
步骤3：接入被测电阻
按四端接线法接入被测电阻时，应采用较短较粗的导线连接，接线间不得绞合，并将接头拧紧
提示：1、被测电阻有电流端钮和电位端钮时，要与电桥上相应的端钮相连接。同时要注意电位端钮总是在电流端钮的内侧，且两电位端钮之间的电阻就是被测电阻。
新课讲解
§5-3直流双臂电桥
直流双臂电桥：凯文电桥，能消除接线电阻和接触电阻的影响，专门用于测量阻值在1Ω 以下的小电阻。
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直流电桥的工作原理和应用
概述
直流电桥是一种常见的电路测量仪器，它能够精确测量未知电阻的值。
本文将
介绍直流电桥的工作原理和应用。
工作原理
直流电桥由四个电阻组成的基本桥电路组成。
其中，两个已知电阻为参考电阻，一个未知电阻为被测电阻，另一个为调零电阻。
通过改变调零电阻，使得电桥平衡，即电桥两端的电压为零。
此时，已知电阻与未知电阻之间的比例关系可以用来计算未知电阻的值。
应用
直流电桥在许多领域中有广泛的应用，下面列举几个主要的应用场景。
1.电阻测量直流电桥最常见的应用就是测量未知电阻的值。
通过调整
桥电路中的电阻值，当电桥平衡时，可以精确测量出未知电阻的值。
2.温度测量利用热敏电阻和电桥原理，可以实现温度测量。
通过将热
敏电阻与已知电阻组成电桥，然后测量电桥平衡点的变化，就可以得到与温度相关的电阻值。
3.湿度测量湿度传感器通常采用电容式测量原理，但也可以利用电桥
实现湿度测量。
通过将湿度传感器与已知电阻串联组成电桥，测量电桥平衡点的变化，就可以得到与湿度相关的电阻值。
4.气体浓度测量气体浓度传感器通常采用化学传感原理，但也可以利
用电桥实现浓度测量。
通过将气体传感器与已知电阻并联组成电桥，测量电桥平衡点的变化，就可以得到与气体浓度相关的电阻值。
5.液位测量利用液位传感器和电桥原理，可以实现液位测量。
将液位
传感器与已知电阻组成电桥，测量电桥平衡点的变化，就可以得到与液位高度相关的电阻值。
总结
直流电桥是一种常见的电路测量仪器，通过电桥平衡的原理，可以精确测量未
知电阻的值。
除了电阻测量外，直流电桥还可以应用于温度、湿度、气体浓度和液位等测量领域。
其简单的结构和高精度的测量性能，使得直流电桥成为科研、工程和实验室中不可或缺的仪器之一。