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提高惠斯通电桥灵敏度的方法
篇一：放大系统在惠斯通电桥灵敏度研究中的应用放大系统在惠斯通电桥灵敏度研究中的应用【摘要】本实验基于惠斯通电桥原理，在电位比较的基础上，加入了放大系统，通过调节放大系统的电阻，得出了在该模型下且在一定范围内，惠斯通电桥灵敏度具有一定的可调性，并发现在该模型下与待测电阻同路的电阻阻值与待测电阻越接近越能获得高灵敏度，同时给出了此模型最佳适用条件。
【关键词】惠斯通电桥灵敏度放大系统一、引言惠斯通电桥是一种用比较法测电阻的精密仪器，可测电阻范围为几十到几十万欧姆．惠斯通电桥是英国科学家惠斯通首次使用来测量电阻的，就被称为惠斯通电桥．而电桥的平衡是依据检流计的指针是否为零来判断的，由于判断时受到眼睛分辨能力的限制而存在差异，会给测量结果带来误差，影响测量的准确性．这个影响的大小取决于电桥的灵敏度．惠斯通电桥在科学测量技术中应用广泛，随着科学技术的发展，对测量精度的要求越来越高，而惠斯通电桥灵敏度的高低关系到测量结果的精确度问题，本实验从定量的角度对惠斯通电桥的灵敏度进行了探讨，并从理论上进行了分析和解释，目的是为了更好地提高电桥的测量精度。
二、实验设计原理如图1所示，本实验基于惠斯通电桥原理，而侧重点在于可调性的灵敏度，即设计出在一定范围内灵敏度可调的惠斯通电桥。
本实验通过调节1和4的值来获得可调的灵敏度。
调节1和4，将会使电压表2的读数发生变化，由于经过了运算放大器，3的数值获得了一定的放大，因此当3的两端电压发生一个微小的变化而未发生指针偏转时，2就有可能发生偏转，从而在电压表灵敏度一定的情况下，有效地提高了电桥灵敏度，而Δ2的改变量除以Δ，会是当时电压的灵敏度：放大前=Δ
3(Δ)；放大后=Δ2(Δ)×(（2’3’+23）2)图1实验原理图三、实验设计方案由于实验器材受限的等若干因素，本实验未能在实际情况下进行操作，为此本实验特地选用仿真软件进行仿真实验。
实验器材：精密电阻(1)2（5）3（10）可变电阻箱1(100)4（500）（1）经过粗测的电阻4组100、1、10、100精密电阻2只1、50电压表3只、运算放大器、电源、导线若干实验内容：1如附图构架电路模型2接通电路；3调节1和4，使得2的读数绝对值在3~12伏之间，记录此时的4、1；4记录1、2、3；5
探究惠斯通电桥灵敏度的影响因素
探究惠斯通电桥灵敏度的影响因素 实验者： 同组实验者： 指导教师： 【摘要】用惠斯通电桥测电阻时，其精度主要取决于电桥的灵敏度。电桥的灵敏度S 越大，由电桥灵敏度引入的误差越小。要提高测量电阻的精度，就应该从电桥灵敏度的影响因素中入手。该实验基于此思想，通过调试改变试验中的各相关数据和仪器，探究影响电桥灵敏度的几个具体因素，从而设法找出提高电桥灵敏度的方法。 【关键词】惠斯通电桥 灵敏度 因素 【实验原理】 惠斯通电桥的原理图如右图所示，其中1R 、2R 、3 R 和4R )(X R 组成了电桥的桥壁。当满足0==g D C BC I V V ，时，电桥处于平衡，使调节3R 有一微小变化量3R δ，从而会引起检流计指针有一微小偏转n 。通常定义电桥的绝对灵敏度S 为 3 R n S δ= （1） 电桥的相对灵敏度为： 3 3R R n S δ= 相 （2） 可以证明，改变任何一个桥壁，其所得的电桥灵敏度都相同。由检流计电流灵敏度的定义很容易导出： G I I S n ?= （3） 其中，I S 为检流计的电流灵敏度，G I ?为改变桥壁3R 一个微小变化量3R δ时，检流计微小偏转n 格相对应的检流计支路的不平衡电流。再利用基尔霍夫定理解得 ) )(()()(32414132324131R R R R R R R R R R R R R E R R I G G ++++++-= ?δ （4） 将（4）式带入（2）式，可得： ) 1)(1()(k /3 2144321R R R R R R R R R E S g ++++++-= （5） 由（2）式可知，如果检流计的最小可辨偏转量为n ?（一般认为0.2n ?=格），则由电桥灵 敏度引入的被测电阻值的相对不确定度为： R n R S ??= （6） 表明电桥的灵敏度S 越大，由电桥灵敏度引入的误差越小。 【调试方案设计】
惠斯通电桥
物理实验报告 一、【实验名称】 惠斯通电桥测电阻 二、【实验目的】 1、掌握惠斯通电桥测电阻的原理和方法。 2、学会正确使用箱式电桥测电阻的方法。 3、了解提高电桥灵敏度的几种途径 三、【实验原理】 电桥法测量是一种很重要的测量技术。由于电桥法线路原理简明，仪器结构简单，操作方便，测量的灵敏度和精确度较高等优点，使它广泛应用于电磁测量，也广泛应用于非电量测量。电桥可以测量电阻、电容、电感、频率、压力、温度等许多物理量。同时，在现代自动控制及仪器仪表中，常利用电桥的这些特点进行设计、调试和控制。 电桥分为直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥，单臂电桥又称为惠斯通电桥，主要用于精确测量中值电阻。双臂电桥又称为开尔文电桥，主要用于精确测量低值电阻。本次实验主要是学习应用惠斯通电桥测电阻。 1.惠斯通电桥的线路原理 惠斯通电桥的线路原理如图１５－1所示。四个电阻R 1，R 2，R x 和R S 联成一个四边形，每一条边称作电桥的一个臂，其中：R 1，R 2组成比例臂，R x 为待测臂，R S 为比较臂，四边形的一条对角线AC 中接电源E ，另一条对角线BD 中接检流计G 。所谓“桥”就是指接有检流计的BD 这条对角线，检流计用来判断B ，D 两点电位是否相等，或者说判断“桥”上有无电流通过。 电桥没调平衡时，“桥”上有电流通过检流计，当适当调节各臂电阻，可使“桥”上无电流，即B ，D 两点电位相等，电桥达到了平衡。此时的等效电路如图15－2所示。 根据图15－2很容易证明 s x R R R R = 21 即 s 2 1 x R R R R ?= （15－1）
【2019年整理】电桥灵敏度与线性度比较
闽江学院 本科毕业论文(设计) 题目电桥的灵敏度和线性度比较研究 学生姓名欧爱华 学号 120031001051 系别物理学与电子信息工程系 年级 2003级 专业物理学 指导教师苏启录 职称副教授 完成日期 2006.12.01－2007.5.20
目录 摘要、关键词 (1) 1.引言 (1) 2.惠斯登电桥原理 (2) 3.惠斯登电桥非平衡工作状态下线性度和灵敏度的理论探讨 (4) 3.1单桥 (4) 3.2半桥 (5) 3.3 全桥 (5) 4.惠斯登电桥非平衡工作状态下线性度和灵敏度的实验研究 (6) 4.1单桥实验研究 (6) 4.2半桥实验研究 (9) 4.3全桥实验研究 (14) 4.4总结 (15) 5.结束语 (16) 6.参考文献 (16)
电桥线性度和灵敏度的比较研究 欧爱华 闽江学院物理学与电子信息工程系03级物理教育学号：120031001051 指导老师：苏启录副教授 摘要：灵敏度和线性度是惠斯登电桥的两个重要性能。本文就单桥、半桥、全桥等惠斯登电桥不同桥路形态下的灵敏度和线性度进行比较研究，以便实践中更好地应用惠斯登电桥。 关键词：惠斯登电桥；电阻；灵敏度；线性度 Abstract: The sensitivity and linear are the wheatstone bridge twoimportant performance. This article on Shan Qiao, half bridge, theentire bridge and so on under the wheatstone bridge different bridgeconnection shape sensitivity and linear conducts the comparisonresearch, in order to practices applies the wheatstone bridge well. Key word: Wheatstone bridge; Resistance; Sensitivity; Linear 1．引言： 电桥的桥路形式多种多样，特性千差万别。总的可以把电桥可分为直流电桥、交流电桥。直流电桥可以用于测电阻，交流电桥可用于测电容、电感。我们所研究的是直流电桥即惠斯登电桥。 惠斯登电桥的原理在许多方面得到广泛应用，比如工业、农业、军事、医学、传感器等方面。通过传感器可以将压力、温度等非电学量转化为传感器阻抗的变化进行测量。惠斯登电桥的灵敏度的高低又关系到测量的结果的精确。影响惠斯登电桥的灵敏度的因素又是各种各样的，本文中主要是从桥臂电阻方面研究电桥的灵敏度和线性度。在惠斯登电桥中，我们对三种桥路（即：单桥、半桥
电桥灵敏度与桥臂阻值关系的研究
电桥灵敏度与桥臂阻值关系的研究 【摘要】在惠斯通电桥测电阻的实验中电桥的灵敏度对实验的误差起到了一定的影响，本 次实验就针对桥臂的阻值与电桥灵敏度的关系做了研究。通过改变桥臂的阻值，再利用灵敏度的定义式结果与理论推导结果分别与桥臂阻值倒数的图像来分析两者之间的定性关系。 【关键词】惠斯通电桥；灵敏度；桥臂阻值 1实验原理 如图1所示该电桥由四臂、检流计和电源三部分组成。 但电桥达到平衡时，满足电桥灵敏度0,==g D C BC I V V 。g R 用 电桥测量电阻是的精度主要取决于电桥的灵敏度。当 电桥平衡时，若使比较臂3R 改变一微小变量△3R ，电桥将偏离平衡，检流计偏转n 格，常用如下的相对灵敏度S 来表示电桥的灵敏度：S= 3 3n R R ? (1)。并可以证明改变任何一个桥臂的所得到的电桥灵敏度都是相同的。由检流计电流灵敏度的定义可得：kn I =?g (2) （2）式中为当调节臂有一微小变化量，与检流计微小偏转量n 相对应的检流计支路不相平衡电流值，k 为检流计的分度值（A/格）。将(2)代入(1)中，得： 3 3//R R k I S g ??= (3) 利用基尔霍夫定律，可解得： ) ()()(3241g 4132324131R R R R R R R R R R R R R E R R I g ++++++?-= ?）（ （4） （4）式中为检流计内阻，E 为电桥所用电源的电动势。代入(3)，得： ) 1)(1()(k /3 2144321R R R R R R R R R E S g ++++++-= (5) 当桥臂阻值取不同的值时，即桥臂分流不相同时，S 会有对应的一组值。在同一坐标上做S 与）32/(1R R +、)/(141R R +的图像可观察其图形，通过图像就可以大致观察两者之间的关系。 2调试方案设计 仪器用具：QJ23型电桥、滑动变阻器2个、检流计、直流稳压源、电阻箱4个、电键2 个、连接线 调试方法步骤： 2.1按原理图将电路连接完整，将3R 、4R 的阻值设为500Ω、2R 1R 的起始值调为100Ω，
惠斯通电桥比例臂的选取精编版
惠斯通电桥比例臂选取原则 惠斯通电桥主要用于测量中值电阻（6 10~10Ω）， 是大学物理实验课程中常见的一个实验项目；在实验室条件下，一般利用自组电桥测量几百和几千欧姆的电阻，这里主要讨论在测量上述中值电阻时比例臂选取的问题。 1.电桥法测电阻原理 1 x 电桥平衡条件： 11 22 x x s s R R R R R R R R =?= 2.比例臂的选取原则 2.1 K 的选取 令1 2 R K R = ，K 的选取与两个因素有关：（1）与待测电阻数量级有关；（2）与测量结果有效数字位数有关。在专用电桥中，s R 由四档电阻箱设置，最高位为千位。如果K 选择合适的话，使得s R 千位不为零，则测量结果x R 将会有四位有效数字。如某待测电阻为几百欧 姆，则其数量级为2 10，又由于s R 数量级为3 10，故2 13101010 x s R K R -===；如某待测电阻 为几千欧姆，则其数量级为3 10，又由于s R 数量级为3 10，故3 03101010 x s R K R === 2.2 12R R 的选取 12R K R = ，当待测电阻为几千欧姆时，依据上述分析，1K =，即12 1R R =；单从表达式上看，12R R 的取值不固定，如 12110100100010000 1110100100010000 R R =======，是不是任选
一组均可？仅从电桥平衡条件来看，似乎是这样。但当考虑到电桥的灵敏度时，我们发现，最佳实验条件是12,x s R R R R 与与取同数量级。现分析如下。 电桥的灵敏度是作这样描述的：当电桥达到平衡状态时，若对其中任何一个电阻做微小改变，电桥平衡被破坏，指针将发生偏转；显然，在电阻改变一定的情况下，指针偏转角度越大，则电桥越灵敏，测量也越准确。以平衡态时电阻s R 作小的改变，电桥灵敏度定义为： s s n S R R ?= ? 其中n ?为s R 改变s R ?时，检流计指针偏转格数。 惠斯通电桥的灵敏度与电源电压成正比, 与检流计的灵敏度成正比, 与检流计内阻、桥臂总阻值、桥臂电阻之比等因素均有关系。对此已有诸多文献论述，在此不再赘述，这里主要分析在电源电压一定及检流计给定的情况下，如何对12R R 进行选择才能保证电桥具有较高的灵敏度。 2.2.1 理论分析 由前述分析，依据被测电阻数量级与s R 数量级可确定比例系数，如下表所示 x R 110 210 310 s R 310 310 310 K 0.01 0.1 1 现在分析，当比例系数K 确定后，如何对12R R 进行确定。 检流计两端电压21 21( )BD s x R R U E R R R R =-++， 当检流计内阻一定的情况下，BD U 越大则检流计偏转越大。 在平衡状态下，由于 12x s R R R R =，可得0BD U = 在平衡条件下，对任一电阻作一小的改变，如以s R 为例，当s R 改变量一定时，BD U ?越大，则电桥越灵敏。设待测电阻为1000x R =Ω，则平衡时1000s R =Ω，现在设 5x R ?=Ω，则12R R 取不同数量级时，BD U ?是不同的，如下表所示
用惠斯通电桥测电阻
用惠斯通电桥测电阻预习提纲 1、 实验任务： （1） 两个未知电阻，任选一个作为测量对象；（必做） 在桥臂比1：1、 1：2、 1：5、1：8、1：10条件下完成对未知电阻阻值的测量； （2） 定量分析：相同桥臂比例和电压下，不同检流计灵敏度档位测量电阻对测量结 果影响大小；（必做） （3） 不同电源电压值或桥臂电阻值条件下对测量结果影响大小；（选做） （4） 了解实验中哪些因素影响电桥灵敏度。 2、 实验原理： （1） 惠斯通电桥测量未知电阻采用的是什么方法？ （2） 什么是桥臂比例？ （3） 电桥灵敏度是怎么计算出来的？ （4） 影响电桥灵敏度的因素有哪些？ 3、 操作规范： （1） 检流计操作的要点有哪些？ （2） 如何科学的摆放仪器，连接好线路？ （3） 获得待测电阻的粗测值； （4） 如何快速、有效的将电桥调节平衡？ （5） 数据记录全面。 4、 数据处理： （1） 按照思路先设计好数据表格； （2） 必要的仪器参数要记下来； （3） 掌握计算电桥灵敏度的方法；（重点+难点） （4） 计算桥臂比改变对电桥灵敏度的影响。 必须记录： 1、电源电压，电阻箱各挡精度，所选检流计灵敏度挡位值； 2、测量中各可调电阻阻值记录，下面表格供参考。 仪器参数记录 ）电源电压： V ；（3）检流计电流常数： 9 410/A -?格
定量分析数据记录表格 数据处理过程： 1、计算由电桥灵敏度引入的测量不确定度 =??=?= 'X R R n R R n S X 33 S n R X R X ?= ?' 其中2.0=?n =?= ?'X R R S n X 2、计算由电阻箱精度引入的测量不确定度 1R ?、2R ?、3R ?要根据电阻箱精度计算 1 11R E R ?= ， 2 22R E R ?= ， 3 33R E R ?= 由32 1 R R R R X = =++=232 221E E E E R =?=?''R X R E R X
单臂直流电桥灵敏度的研究 (1)
单臂直流电桥灵敏度的研究-电气论文 单臂直流电桥灵敏度的研究 吴宪郎陈华（上海工程技术大学） 摘要：用单臂直流电桥（又称惠斯通电桥）测电阻时，其精度主要取决于电桥的灵敏度。电桥的灵敏度S 越大，由电桥灵敏度引入的误差越小。要提高测量电阻的精度，就应该从电桥灵敏度的影响因素入手。实验基于此思想，通过调试改变试验中的各相关数据和仪器，探究影响电桥灵敏度的几个具体因素。 关键词：单臂直流电桥灵敏度因素 0 引言 单臂直流电桥是一种用比较法测电阻的精密仪器，可测电阻范围为几十到几十万欧姆。而电桥的平衡是依据检流计的指针是否为零来判断的，由于判断时受到眼睛分辨能力的限制而存在差异，会给测量结果带来误差，影响测量的准确性。这个影响的大小取决于电桥的灵敏度。惠斯通电桥在科学测量技术中应用广泛，随着科学技术的发展，对测量精度的要求越来越高，而惠斯通电桥灵敏度的高低关系到测量结果的精确度问题，影响惠斯通电桥灵敏度的因素有哪些，它们是如何影响灵敏度的。近年来，许多作者对这些问题进行了一些定性的探讨，没有定量化研究和从理论上进行解释。本文从定量的角度对惠斯通电桥的灵敏度进行了探讨，并从理论上进行了分析和解释，目的是为了更好地提高电桥的测量精度。 1 单臂直流电桥 单臂直流电桥是一种常用测量电路，如图1。直流电桥将桥臂电阻的变化转变为电压或电流变化。若供给电桥的电源为交流电，电桥成为交流电桥。对直
流电桥，当电桥各桥臂电阻满足桥路对臂电阻乘积相等的条件时，电桥平衡，电桥输出电压为零。 Rx 是待测电阻，R1、R3、R4 是电阻箱，电源电压记为E，G 是检流计，实验电路图如图2 示。 检流计本身的灵敏度是通过的单位电流下指针偏转
电桥灵敏度研究
电桥灵敏度研究 张云义广东省惠州市一中(516001) 一、惠斯登电桥 惠斯登电桥是准确测量电阻的一种重要方法。惠斯登电桥原理图如下所示。 R1 A R2 调节电阻Rs，当R2/R1= Rs/Rx时，A、B两点间电势相等，灵敏电流计的读数为零，则Rx= Rs（R1/R2）。 二、电桥灵敏度的测量 利用电桥测量电阻的精确性与电桥的灵敏度有直接关系。 当电桥平衡时，调节Rs，使其有一微小改变△Rs，则电桥平衡被破坏，灵敏电流计有读数△α。显然，对于给定的△Rs，能产生越大的电流计读数△α，则我们越容易发现电桥已偏离平衡状态。 因此电桥的绝对灵敏度定义为S= △α/△Rs。（1）定义电桥的相对灵敏度为：Sr=△α/（△Rs /Rs）= Rs（△α/△Rs）（2）可以证明，改变任何一个桥臂所得到的电桥灵敏度都是相同的的。 电桥相对灵敏度可以在实验上进行测量。调节电桥平衡后，微调电阻Rs，观察电流指针偏转，以Rs及Rs的改变量△Rs的值以及指针偏转的格度数△α代入（2）式，可以测出电桥的灵敏度。 三、影响电桥灵敏度的因素 为提高测量的精确度，分析电桥的灵敏度与什么因素有关。 由（2）式，电桥的相对灵敏度为Sr=△α/（△Rs /Rs）= Rs（△α/△Rs）由检流计电流灵敏度的定义可得：△α=S i △Ig (3) (3)式中，S i为电桥的灵敏度，△Ig是当调节Rs有一微小变量△Rs时，对应于检流计微小偏转量△α时流经电流计的电流值。将（3）式代入（2）式得：Sr=S i Rs△Ig /△Rs (4) 设电流计内阻为Rg,电源电动势为Ｅ，利用基尔霍夫定律可解得：
-R1E△Rs △Ig=(5) R1Rx(R2+Rs)+R2Rs(R1+Rx)+Rg(R1+Rx)(R2+Rs) 由（５）式代入（４）式可得 S iＥ Sr= (6) （R1++R2+Rx+Rs）+Rg(1+Rx/R1)(1+Rs/R2) (6)式说明了电桥的灵敏度与电流计的灵敏度Si，电源电动势Ｅ，电流计的内阻Rg，四条臂上的总电阻，以及对应臂的电阻比值Rx/R1、Rs/R2有关。 因此，为提高电桥的灵敏度，可以采取如下措施： （１）所用直流电源的电动势Ｅ越大越好，但不能超出任一臂所允许的电流值，（２）所用检流计的灵敏度Si越高越好， （３）对应臂的阻值之比Rx/R1、R2/Rs越小，电桥的灵敏度越高。在给定的Rx，保持比例臂R1/R2比值不变的条件下，比率臂的电阻越大，灵敏度越高，（４）电流计的内阻越小，灵敏度越高。 （５）同一电桥，在比率臂电阻一定的情况下，待测电阻越大，电桥灵敏度越高。 四、电桥测量误差与电桥灵敏度 由电桥测量原理Rx= Rs（R1/R2）(6)得 △Rx=△Rs(R1/R2) （7） 由（6）/（7）得： △Rx/Rx=△Rs/Rs (8) 将（8）式代入（2）式Sr=△α/（△Rs /Rs）得 Sr=△α/（△Rx/Rx） 因此，要想实验测量的相对误差越小，则需要电桥的灵敏度越高。测量结果的相对误差与电桥灵敏度成反比。 举例说明，若要求被测电阻的相对误差（△Rx/Rx）小于万分之五，△α最小分辨率为1个单位，那么电桥灵敏度Sr应为 Sr=△α/（△Rx/Rx）=1/（5/10000）=2000.
用单臂电桥测电阻带实验数据处理电桥灵敏度实验数据
用单臂电桥测电阻带实验数据处理电桥灵敏度实验 数据 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
本科实验报告 实验名称: 用单臂电桥测电阻 实验13 用单臂电桥测电阻（略写） 【实验目的】 （1）掌握用单臂电桥测量电阻的原理和方法。 （2）学习用交换法减小和消除系统误差。 （3）初步研究电桥的灵敏度。 【实验原理】
单臂电桥，也叫惠斯登电桥，适用于精确测量中值电阻（10~的测量装置。 电桥法测电阻，其实质是把被测电阻与标准电阻相比较，已确定其值。由于电 阻的制造可以达到很高的精度，所以用电桥法测电阻也可以达到很高的精度。电桥分为直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥。惠斯登电桥是直流电桥中的单臂电桥；双臂电桥又称为开尔文电桥，适用于测 量低电阻（~10Ω）。 单臂电桥的线路原理 单臂电桥的基本线路如图所示。它是由四个电阻R1,R2,Rs,Rx连成一个四边形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，因而检流计的指针偏转。若适当调节某一电阻值，例如改变Rs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Ip=0，称为电桥平衡。则有 （1） （2） （3） 由欧姆定律知 = 2 （4） =s （5） 由以上两式可得 （6） 此式即为电桥的平衡条件。若R1,R2,Rs已知，Rx即可由上式求出。通常取 R1，R2为标准电阻，称为比率臂，将称为桥臂比；Rs为可调电阻，成为比
惠斯通电桥原理
惠斯通电桥原理 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
惠斯通电桥 在实验中，测量电阻的常见方法有伏安法和电桥法。伏安法测量电阻的公式为R=U/I （测量的电阻两端电压/测量的流经电阻的电流），除了电流表和电压表本身的精度外， 还有电表本身的电阻，不论电表是内接或外接都无法同时测出流经电阻的电流I和电阻两 端的电压U，不可避免存在测量线路缺陷。电桥是用比较法测量电阻的仪器。电桥的特点 是灵敏、准确、使用方便，它被广泛地应用于现代工业自动控制电气技术、非电量转化为 电学量测量中。电桥可分为直流电桥、交流电桥，直流电桥可以用于测电阻，交流电桥可 用于测电容、电感。通过传感器可以将压力、温度等非电学量转化为传感器阻抗的变化进 行测量。 惠斯通电桥属于直流电桥，主要用于测量中等数值的电阻（101~106Ω）。对于太小的 电阻（10-6~101Ω量级），要考虑接触电阻、导线电阻，可考虑使用双臂电桥；对于大电 阻（107Ω级），要考虑使用冲击检流计等方法。惠斯通电桥使用检流计作为指零仪表， 而实验室用检流计属于μΑ表，电桥的灵敏度要受检流计的限制。 1．惠斯通电桥测量原理 图1是惠斯通电桥的原理图。四个电阻R0、R1、R2、R x Array连成四边形，称为电桥的四个臂。四边形的一个对角线连有 检流计，称为“桥”；四边形的另一对角线接上电源，称为 电桥的“电源对角线”。E为线路中供电电源，学生实验用 双路直流稳压电源，电压可在0-30V之间调节。R保护为较大 的可变电阻，在电桥不平衡时取最大电阻作限流作用以保护检流计；当电桥接近平衡时取 最小值以提高检流计的灵敏度。限流电阻用于限制电流的大小，主要目的在于保护检流计 和改变电桥灵敏度。
放大系统在惠斯通电桥灵敏度研究中的应用
放大系统在惠斯通电桥灵敏度研究中的应用 【摘要】本实验基于惠斯通电桥原理，在电位比较的基础上，加入了放大系统，通过调节放大系统的电阻，得出了在该模型下且在一定范围内，惠斯通电桥灵敏度具有一定的可调性，并发现在该模型下与待测电阻同路的电阻阻值与待测电阻越接近越能获得高灵敏度，同时给出了此模型最佳适用条件。 【关键词】惠斯通电桥灵敏度放大系统 一、引言 惠斯通电桥是一种用比较法测电阻的精密仪器，可测电阻范围为几十到几十万欧姆．惠斯通电桥是英国科学家惠斯通首次使用来测量电阻的，就被称为惠斯通电桥．而电桥的平衡是依据检流计的指针是否为零来判断的，由于判断时受到眼睛分辨能力的限制而存在差异，会给测量结果带来误差，影响测量的准确性．这个影响的大小取决于电桥的灵敏度．惠斯通电桥在科学测量技术中应用广泛，随着科学技术的发展，对测量精度的要求越来越高，而惠斯通电桥灵敏度的高低关系到测量结果的精确度问题，本实验从定量的角度对惠斯通电桥的灵敏度进行了探讨，并从理论上进行了分析和解释，目的是为了更好地提高电桥的测量精度。 二、实验设计原理 如图1所示，本实验基于惠斯通电桥原理，而侧重点在于可调性的灵敏度，即设计出在一定范围内灵敏度可调的惠斯通电桥。本实验通过调节R1和R4的值来获得可调的灵敏度。 调节R1和R4，将会使电压表XMM2的读数发生变化，由于经过了运算放大器，XMM3的数值获得了一定的放大，因此当XMM3的两端电压发生一个微小的变化而未发生指针偏转时，XMM2就有可能发生偏转，从而在电压表灵敏度一定的情况下，有效地提高了电桥灵敏度，而ΔXMM2的改变量除以ΔRB/RB，会是当时电压的灵敏度： 放大前S=ΔXMM3/(ΔRB/RB)； 放大后S=ΔXMM2/(ΔRB/RB) ×(（XMM2’/XMM3’+XMM2/XMM3）/2) 图1 实验原理图
电阻应变式传感器灵敏度特性的研究
电阻应变式传感器灵敏度特性的研究 实验内容： 1.按下图将金属箔式应变片电阻接成单臂电桥电路，测量灵敏度/S V W =??。 图 （一） 2.按下图将金属箔式应变片电阻接成半桥电桥电路，测量灵敏度/S V W =??。 图（二） 3.按下图将金属箔式应变片电阻接成全桥电桥电路，测量灵敏度/S V W =??。
图（三） 4.比较以上三种电路的灵敏度之间的关系。 实验步骤： 1.检查导线有无断路导线的变化会不会引起电压表示数的变化。 2.对差动放大器进行调零。 3.按图（一）所示接好单臂电桥电路，接通主、副电源。 4.调节W D使电路平衡（输出电压U0=0）。 5.在托盘上逐次增加一个砝码，并记下每次输出电压的读数，直到砝码全部加完。 6.在托盘上逐次减少一个砝码，并记下每次输出电压的读数，直到砝码全部减完。 7.拆掉接线，按图（二）连成半桥电路，重复4、5、6步操作. 8.拆掉接线，按图（三）连成全桥电路，重复4、5、6步操作. 9.9.作V-W关系曲线，计算三种电路的灵敏度S，并比较。 数据处理： 一、单臂电桥：
（1）所测数据如下表： 作输出电压与锁甲中午之间的关系图：
由图可知：v/kg 610.0=增 s ，v/kg 605.0=减s 。 v/kg 608.02 s =+=减增s s 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时间长，设备老化，在拿掉砝码时，应变片的形变没有彻底恢复到放砝码前，仍有较大形变。 二、半桥电路 （1）所测数据如下： （2）作输出电压与锁甲中午之间的关系图：
探究惠斯通电桥灵敏的影响因素
探究惠斯通电桥灵敏的影响因素 郭 超 200802050234 08物理（2）班 红河学院 摘要：电阻的测量是电磁学中的重要实验，测量方法很多其中以电桥发通常采用惠斯通电桥法，因为该方法从根本上消除了采用伏安法测电阻时由于电表内阻的接入而带来的系统误差，从而提高了准确度。而“电桥”是很重要的电磁学基本测量仪器之一，它主要用来测量电阻器的阻值，线圈的电感和电容器的电容及其损耗，电桥的灵敏度直接影响测电阻的精确值，其灵敏读与诸多因素有关。 关键词：惠斯通电桥；灵敏度；因素 一. 电桥原理 惠斯通电桥的原理如（图一）所示，图中ab.bc.cd 和da 四条支路分别由电阻1R )(X R .2R .3 R 和4R 组成，称为电桥的桥臂。通常，桥臂ab 接待侧)(X R 电阻，其余各比电阻都市可以调节的标准电阻。在ab 对角线之间连接检流计、开关、和限流电阻 G R 。在ac 两对角见连 接电池、开关和限流电阻E R ，当接通开关E S 和 G S 后，各 支路中军有电流通过，检流计支路起了沟通abd 和adc 两条之路的作用，可以使比较bd 两点的电势，点桥之名由此而来。适当调整各支臂的电阻阻值，可以使流过检流计的电流为零，即 0=G I 。这时，称电桥达到了平衡。平衡时 b.d 两点的电势相等。根据分压器原理可知： 2 12 R R R U U ab bc += (1) 4 33 R R R U U ac db += (2) 平衡时，dc bc U U =即 4 33212 R R R R R R += + （3） 整理化简后得到 X R R R R R == 43 2 1 （4）
最新-提高惠斯通电桥灵敏度的方法 精品
提高惠斯通电桥灵敏度的方法 篇一：放大系统在惠斯通电桥灵敏度研究中的应用放大系统在惠斯通电桥灵敏度研究中的应用【摘要】本实验基于惠斯通电桥原理，在电位比较的基础上，加入了放大系统，通过调节放大系统的电阻，得出了在该模型下且在一定范围内，惠斯通电桥灵敏度具有一定的可调性，并发现在该模型下与待测电阻同路的电阻阻值与待测电阻越接近越能获得高灵敏度，同时给出了此模型最佳适用条件。 【关键词】惠斯通电桥灵敏度放大系统一、引言惠斯通电桥是一种用比较法测电阻的精密仪器，可测电阻范围为几十到几十万欧姆．惠斯通电桥是英国科学家惠斯通首次使用来测量电阻的，就被称为惠斯通电桥．而电桥的平衡是依据检流计的指针是否为零来判断的，由于判断时受到眼睛分辨能力的限制而存在差异，会给测量结果带来误差，影响测量的准确性．这个影响的大小取决于电桥的灵敏度．惠斯通电桥在科学测量技术中应用广泛，随着科学技术的发展，对测量精度的要求越来越高，而惠斯通电桥灵敏度的高低关系到测量结果的精确度问题，本实验从定量的角度对惠斯通电桥的灵敏度进行了探讨，并从理论上进行了分析和解释，目的是为了更好地提高电桥的测量精度。 二、实验设计原理如图1所示，本实验基于惠斯通电桥原理，而侧重点在于可调性的灵敏度，即设计出在一定范围内灵敏度可调的惠斯通电桥。 本实验通过调节1和4的值来获得可调的灵敏度。 调节1和4，将会使电压表2的读数发生变化，由于经过了运算放大器，3的数值获得了一定的放大，因此当3的两端电压发生一个微小的变化而未发生指针偏转时，2就有可能发生偏转，从而在电压表灵敏度一定的情况下，有效地提高了电桥灵敏度，而Δ2的改变量除以Δ，会是当时电压的灵敏度：放大前=Δ 3(Δ)；放大后=Δ2(Δ)×(（2’3’+23）2)图1实验原理图三、实验设计方案由于实验器材受限的等若干因素，本实验未能在实际情况下进行操作，为此本实验特地选用仿真软件进行仿真实验。 实验器材：精密电阻(1)2（5）3（10）可变电阻箱1(100)4（500）（1）经过粗测的电阻4组100、1、10、100精密电阻2只1、50电压表3只、运算放大器、电源、导线若干实验内容：1如附图构架电路模型2接通电路；3调节1和4，使得2的读数绝对值在3~12伏之间，记录此时的4、1；4记录1、2、3；5
惠斯通电桥实验报告精编版
云南农业大学 物 理 实 验 报 告 实验名称：惠斯通电桥测量电阻 一、实验目的 (1)了解惠斯通电桥的构造和测量原理。 (2)掌握用惠斯通电桥测电阻的方法。 (3)了解电桥灵敏度的概念及其对电桥测量准确度的影响。 二、实验仪器 滑线式电桥，箱式电桥，检流计，电阻箱，滑动电阻器，待测电阻，电源，开关，导线等。 三、实验原理： 1.惠斯通电桥的测量原理 如图1所示，由已知阻值的三个电阻R 0、R 1、R 2和一个待测电阻R x 组成一个四边形，每一条边称为电桥的一个臂，在对角A 、B 之间接入电源E ，对角C 、D 之间接入检流计G 。适当调节R 0、R 1、R 2的阻值，可以使检流计G 中无电流流过，即C 、D 两点的电势相等，电桥的这种状态称为平衡态。电桥的平衡条件为 1 002 x R R R KR R = = (1) 式中比例系数K 称为比率或倍率，通常将R1、R2称为比率臂，将R0称为比较臂。
2.电桥的灵敏度 式(1)是在电桥平衡的条件下推导出来的，而电桥是否达到真正的平衡状态，是由检流计指针是否有可察觉的偏转来判断的。检流计的灵敏度是有限的，当指针的偏转小于0.1格时，人眼就很难觉察出来。在电桥平衡时，设某一桥臂的电阻是R ，若我们把R 改变一个微小量ΔR ，电桥就会失去平衡，从而就会有电流流过检流计，如果此电流很小以至于我们未能察觉出检流计指针的偏转，我们就会误认为电桥仍然处于平衡状态。为了定量表示检流计的误差，我们引入电桥灵敏度的概念，它定义为 n S R R ?= ? (2) 式中，ΔR 为电桥平衡后电阻R 的微小改变量，Δn 为电阻R 变化后检流计偏离平衡位置的格数，所以S 表示电桥对桥臂电阻相对不平衡值ΔR /R 的反应能力。 3.滑线式惠斯通电桥 滑线式惠斯通电桥的构造如图2所示。A 、B 、C 是装有接线柱的厚铜片（其电阻可以忽略），A 、B 之间为一根长度为L 、截面积和电阻率都均匀的电阻丝。电阻丝上装有接线柱的滑键可沿电阻丝左右滑动，按下滑键任意触头，此时电阻丝被分成两段，设AD 段的长度为L 1、电阻为R 1，DB 的长度为L 2、电阻为R 2，因此当电桥处于平衡状态时，有 111 000221 x R L L R R R R R L L L = ==- (3) 式中，L 1的长度可以从电阻丝下面所附的米尺上读出，R 0用一个十进制转盘式电阻箱作为标准电阻使用。另外电源E 串联了一个滑线变阻器RE ，对电路起保护、调节作用。为了消除电阻丝不均匀带来的误差，可用交换R 0与R x 的位置重新测量的方法来解决。也就是在测定R x 之后，保持R 1、R 2不变（即D 点的位置不变），将R 0与R x 的位置对调，重新调 节R 0为0R '，使电桥达到平衡，则有 221 000 111 x R L L L R R R R R L L -'''= == (4) 所以 221 000 111 x R L L L R R R R R L L -'''= == (5) 由式(5)可知，Rx 与R1、R2（或L1、L2）无关，它仅取决于R0的准确度。可以证明
用单臂电桥测电阻带实验数据处理-电桥灵敏度实验数据
本科实验报告 实验名称: 用单臂电桥测电阻 实验13 用单臂电桥测电阻（略写）【实验目的】 （1）掌握用单臂电桥测量电阻的原理和方法。 （2）学习用交换法减小和消除系统误差。 （3）初步研究电桥的灵敏度。 【实验原理】 单臂电桥，也叫惠斯登电桥，适用于精确测量中值电阻（10~的测量装置。 电桥法测电阻，其实质是把被测电阻与标准电阻相比较，已确定其值。由于电阻的制造可以达到很高的精度，所以用电桥法测电阻也可以达到很高的精度。 电桥分为直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥。惠斯登电桥是直流电桥中的单臂电桥；双臂电桥又称为开尔文电桥，适用于测量低电阻（~10Ω）。
单臂电桥的线路原理 单臂电桥的基本线路如图所示。它是由四个电阻R1,R2,Rs,Rx连成一个四边形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，因而检流计的指针偏转。若适当调节某一电阻值，例如改变Rs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Ip=0，称为电桥平衡。则有 （1） （2） （3） 由欧姆定律知 = 2 （4） =s （5） 由以上两式可得 （6） 此式即为电桥的平衡条件。若R1,R2,Rs已知，Rx即可由上式求出。通常取R1，R2为标准电 阻，称为比率臂，将称为桥臂比；Rs为可调电阻，成为比较臂。改变Rs使电桥达到平衡，即检流计P中无电流流过，便可测出被测电阻Rx的值。 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，用单臂电桥测量Rx的误差，除其他因素外，还与标准电阻R1,R2的误差有关。可以用交换法来消除这一系统误差，方法是：先连接好电桥线路，调节Rs使P中无电流，可求出Rs，然后将R1与R2交换位置，再调节Rs使P中无电流， 记下此时的Rs＇，可得，相乘可得Rx=， 这样就消除了由R1,R2本身的误差引起的对Rx引入的测量误差。Rx的测量误差只与电阻箱Rs的仪器误差有关，而Rs可选用高精度的标准电阻箱，这样系统误差就可减小。 电桥的灵敏度 检流计的灵敏度总是有限的，如实验中所用的检流计，指针偏转一格所对应的电流大约为A。当通过它的电流比A还要小时，指针偏转小于0.1格，就很难察觉出来。假 设电桥在R1/R2=1时调到了平衡，则有Rx=Rs。这时，若把Rs改变ΔRs，电桥就失去了平衡，检流计中有电流Ip流过。但是如果Ip小到使检流计觉察不出来，还会认为电桥还是平衡的，因而得出Rx=Rs+ΔRs。这样就会因为检流计的反应不够灵敏而带来一个测量误差ΔRx=ΔRs。为表示此误差对测量结果影响的严重程度，引入电桥灵敏度的概念，定义为
电源特性对电桥灵敏度的影响
电源特性对电桥灵敏度的影响 （在等臂电桥的条件下，研究惠斯登电桥灵敏度与电源内阻的变化关系。 桥臂总电阻分别选取几百欧姆、十几千欧姆、上百千欧姆，三种情况下进行实验研究） 【任务要求】 1、画出实验原理电路图，写出电桥灵敏度S 与电源电动势E 和内阻r 的关系式。 2、选择实验器材，用自组惠斯登电桥电路进行实验研究。 3、写出实验步骤，画出数据记录表格。 4、实验数据分析处理。 5、总结电桥灵敏度S 与电源内阻r 及电动势E 的变化关系。 【方案提示】 1、电桥灵敏度的实验研究方法： 选择合适的电源输出电压，选取R 1、R 2、R 3、R X 使蕙斯登电桥平衡（U 0＝0），而后让其中3个桥臂电阻保持不变、令其余一个变化（不妨假定R 1、R 2、R 3保持不变、而R X 变化△R X ），则电桥输出电压偏离平衡为△U 0，电桥输出电压对桥臂 电阻的相对变化反应灵敏度几位电桥灵敏度： 0 00U 100x x S R R ?=??。 2、电源内助采取串联电阻箱改变。 【实验器材】 GDM-8135台式数字万用表（代替毫伏表）1台，QJ3005S 直流稳压电源1台，ZX21电阻箱5个。 一、教学问题： 1 、认真审题，理解题意及要求 2、阅读《普通物理实验讲义（力、热、电）》中“惠斯登电桥研究”，理解惠斯登电桥及测量灵敏度概念。 3、画出正确的实验原理图，写出实验原理公式。 4、电源的主要特性参数，理解电源内阻的概念。 5、惠斯登电桥灵敏度的测量计算方法。 6、电源内阻的调节控制方法。
二、实验研究 1、研究电桥灵敏度与电源电动势大小的关系 （实验测量数据表格设计） ①电源内阻可忽略（Ω=0r ） ②电源内阻不可忽略（??Ω-Ω=1000100r ） 作E S -关系图线，比较分析讨论 2、研究惠斯登电桥测量灵敏度与电源内阻大小的关系 （以最简单的“等臂电桥”为研究对象） （实验测量数据表格设计） S —r 关系研究 （1231000x R R R R ====Ω；R 的取值范围0—111K Ω） 作r S -关系图线，结果分析讨论，说明电源内阻对电桥灵敏度的影响。 3、一定的电源内阻（r 取系列值：0Ω、100Ω、1K Ω）研究电桥灵敏度与桥臂电阻阻值总和总R 的关系。 （实验测量数据表格设计） 作总R S log -关系图线，结果比较分析讨论。
用单臂电桥测电阻带实验数据处理电桥灵敏度实验数据
本科实验报告 实验名称：用单臂电桥测电阻 实验13 用单臂电桥测电阻(略写) 【实验目的】 （1）掌握用单臂电桥测量电阻的原理和方法。 (2）学习用交换法减小和消除系统误差。 (3)初步研究电桥的灵敏度。 【实验原理】 单臂电桥,也叫惠斯登电桥，适用于精确测量中值电阻（10~的测量装置． 电桥法测电阻,其实质是把被测电阻与标准电阻相比较,已确定其值。由于电阻的制造可以达到很高的精度，所以用电桥法测电阻也可以达到很高的精度。 电桥分为直流电桥和交流电桥两大类.直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥.惠斯登电桥是直流电桥中的单臂电桥；双臂电桥又称为开尔文电桥,适用于测量低电阻（~10Ω）。单臂电桥的线路原理
单臂电桥的基本线路如图所示。它是由四个电阻Ｒ1，R２，Ｒs,Rx连成一个四边形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,因而检流计的指针偏转。若适当调节某一电阻值，例如改变Rs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Ip=0，称为电桥平衡。则有 （１) （2) （3）由欧姆定律知 ＝ 2 (4） =ｓ(5） 由以上两式可得 （６） 此式即为电桥的平衡条件。若R1,R２,Rｓ已知,Rx即可由上式求出。通常取R1，R２为标准 电阻,称为比率臂，将称为桥臂比;Rs为可调电阻,成为比较臂.改变Rｓ使电桥达到平衡,即检流计P中无电流流过,便可测出被测电阻Rx的值． 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,用单臂电桥测量Rｘ的误差,除其他因素外，还与标准电阻R1,Ｒ２的误差有关。可以用交换法来消除这一系统误差,方法是：先连接好电桥线路，调节Rs使P中无电流,可求出Ｒs,然后将Ｒ1与R2交换位置，再调节Ｒs使P中无电流,记下此 时的Rs',可得,相乘可得Rx=， 这样就消除了由R1,R2本身的误差引起的对Ｒx引入的测量误差．Rx的测量误差只与电阻箱Rｓ的仪器误差有关，而Ｒs可选用高精度的标准电阻箱,这样系统误差就可减小. 电桥的灵敏度 检流计的灵敏度总是有限的，如实验中所用的检流计，指针偏转一格所对应的电流大约为A．当通过它的电流比Ａ还要小时,指针偏转小于0。1格,就很难察觉出来。假 设电桥在R１/Ｒ2=1时调到了平衡，则有Rｘ＝Rs。这时,若把Rs改变ΔRs，电桥就失去了平衡，检流计中有电流Iｐ流过。但是如果Ip小到使检流计觉察不出来,还会认为电桥还是平衡的,因而得出Rｘ=Rs+ΔＲs.这样就会因为检流计的反应不够灵敏而带来一个测量误差ΔRx ＝ΔＲs.为表示此误差对测量结果影响的严重程度，引入电桥灵敏度的概念,定义为 S=
惠斯通电桥测电阻实验报告
肇 庆 学 院 肇 庆 学 院 电子信息与机电工程 学院 普通物理实验 课 实验报告 级 班 组 实验合作者 实验日期 姓名: 学号 老师评定 实验题目： 惠斯通电桥测电阻 实验目的： 1．了解电桥测电阻的原理和特点。 2．学会用自组电桥和箱式电桥测电阻的方法。 3．测出若干个未知电阻的阻值。 1．桥式电路的基本结构。 电桥的构成包括四个桥臂（比例臂R 2和R 3，比较臂R 4，待测臂R x ），“桥”——平衡指示器（检流计）G 和工作电源E 。在自组电桥线路中还联接有电桥灵敏度调节器R G （滑线变阻器）。 2．电桥平衡的条件。 惠斯通电桥(如图1所示)由四个“桥臂”电阻（R 2、R 3、R 4、和R x ）、一个“桥”（b 、d 间所接的灵敏电流计）和一个电源E 组成。b 、d 间接有灵敏电流计G 。当b 、d 两点电位相等时，灵敏电流计G 中无电流流过，指针不偏转，此时电桥平衡。所以，电桥平衡的条件是：b 、d 两点电位相等。此时有 U ab =U ad ，U bc =U dc ， 由于平衡时0=g I ，所以 b 、d 间相当于断路，故有 I 4=I 3 I x =I 2 所以 44R I R I x x = 2233R I R I = 可得 x R R R R 324= 或 43 2R R R R x = 一般把 K R R =3 2 称为“倍率”或“比率”，于是 R x =KR 4 要使电桥平衡，一般固定比率K ，调节R 4使电桥达到平衡。 3．自组电桥不等臂误差的消除。 实验中自组电桥的比例臂（R 2和R 3）电阻并非标准电阻，存在较大误差。当取K=1时，实际上R 2与R 3不完全相等，存在较大的不等臂误差，为消除该系统误差，实验可采用交换测量法进行。先按原线路进行测量得到一个R 4值，然后将R 2与R 3的位置互相交换（也可将R x 与R 4的位置交换），按同样方法再测一次得 到一个R ’ 4值，两次测量，电桥平衡后分别有： 432R R R R x ?= ' 42 3R R R R x ?= 联立两式得： ' 4 4R R R x ?= 由上式可知：交换测量后得到的测量值与比例臂阻值无关。 4．电桥灵敏度 电桥灵敏度就是电桥偏离平衡状态时，电桥本身的灵敏感反映程度。在实际测量中，为了便于灵敏度 I 2 I x c