直流非平衡电桥实验

（11）

常用半导体热敏电阻的B 值约为1500～5000K 之间。 ②用非平衡电桥进行热敏电阻线性化设计的方法。

在图1中，R 1、R 2、R 3为桥臂测量电阻，具有很小的温度系数，Rx 为热敏电阻，由于只检测电桥的输出电压，故R L 开路，根据（2）式有

式中

可见U 0是温度T 的函数，将U 0在需要测量的温度范围的中点温度T 1处，按泰勒级数展开

（12）

其中

式中U 01为常数项，不随温度变化。U 0'（T -T 1）为线性项，U n 代表所有的非线性项，它的值越小越好，为此令 =0，从U n 的三次开始是非线性项， 且数值很小，可以忽略不计。

（12）式中U 0的一阶导数为

将

代入上式并展开求导可得：

U 0的二阶导数为

令 =0，可得：

T

B

2Ae )T 2B ()T 2B (R --+=0

Un )T (T U U U 10010+-'=+n

13n 0(n)210)T (T U n!)T (T U Un -∑∞-''==+12

1T

B

X e A R =E

R R R Rx R Rx U 31320⋅'

⎪⎭

⎫ ⎝⎛

+-+='T B X e A R =0U ''E R R R Rx

R Rx

U 31320⋅⎪⎭

⎫ ⎝⎛+-+=0U ''E

T )Ae R (Ae

BR U 2

2

T B 2T

B

20⋅+-

=''⎪⎭

⎪

⎬⎫

⎪⎩⎪⎨⎧⋅+-=''E T )Ae R (Ae BR U 22T B

2T B

20E Ae )T 2B ()T 2B (R T )Ae R (Ae

BR T

B

243T B

2T

B

2⋅⎭⎬⎫⎩

⎨⎧--++=2

T

B R T 2B Ae ⋅+=

即

也就是 13）

根据以上的分析，将（12）线性函数部分改为如下表达式：（非线性部分是系统误差，忽略不计）

U 0=λ+m(t-t 1) （14）

式中t 和t 1分别T 和T 1对应的摄氏温度，λ为U 0在温度T 1时的值；m 为 U 0' 在温度T 1时的值：

（15）

（16）

③线性化设计的过程如下：

根据给定的温度范围确定T 1的值，一般为温度中间值，例如设计一个30.0~50.0℃的数字表，则T 1选313K ，即t 1=40.0℃。B 值由热敏电阻的特性决定,可根据(13)式所述求得。

根据非平衡电桥的显示表头适当选取λ和m 的值，可使表头的显示数正好为摄氏温度值，λ为测温范围的中心值m ·t 1（mV ）。这样λ为数字温度计测量范围的中心温度，m 就是测温的灵敏度。

确定m 值后，E 的值由公式（16）可求得：

（17） 由公式（13）可得： R 2的值可取T 1温度时的R XT1值计算：

（18）

由公式（15）可得：

（19）

这样选定λ值后，就可求得R 1与R 3的比值。选好R 1与R 3的比值后，根据R 1与R 3的阻值可调范围，确定R 1与R 3的值。

()31

302()31312λ2TI TI Rx R B T R U E E R Rx R R B R R ⎛⎫+⎛⎫==-⋅=-⋅ ⎪ ⎪+++⎝⎭⎝⎭

12B )E 2T (B BE

2R R 13

1

-λ

-+=2X R T

2B T 2B R ⋅-+=22121021221214T =E 4BT ()B T B T BR Ae

B m U E R Ae T -⎛⎫'==-⋅⋅ ⎪⎝⎭+X 2R T

2B T

2B R ⋅+-=1

XT 1

1

2R T 2B T 2B R ⋅+-=

m B T 4T B 4E 22121⋅⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛=-

非平衡直流电桥实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除非平衡直流电桥实验报告 篇一：直流非平衡电桥实验报告 直流非平衡电桥 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。 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(:非平衡直流电桥实验报告)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。 实验内容： 此处仅对2.（2）的作图给出范例（用origin作图）： 要画三大组图，分别是R0=1000欧5000欧50欧三种情况下的。每组三小图，包括原图，放大后的上界图，放大后的下界图。这样能比较精确的找到线性区间。 篇二：直流电桥实验报告 清华大学实验报告 系别：机械工程系班号：72班姓名：车德梦（同组姓名：）作实验日期20XX年11月5日教师评定： 实验3.3直流电桥测电阻 一、实验目的 （1）了解单电桥测电阻的原理，初步掌握直流单电桥 的使用方法； （2）单电桥测量铜丝的电阻温度系数，学习用作图法 和直线拟合法处理数据；（3）了解双电桥测量低电阻的原理，

大学物理实验直流非平衡电桥讲义

直流非平衡电桥(实验讲义) 2012 年 09 月 08 日 直流电桥是一种精密的非电量测量仪器，有着广泛的应用。它的基本原理是利用已知阻值 的电阻，通过比例运算，求出一个或几个未知电阻的阻值。直流电桥可分为平衡电桥和非平衡电桥。平衡电桥需要通过调节电桥平衡求得待测电阻阻值，如惠斯登电桥、开尔文电桥均是平衡式电桥。 平衡电桥可用来测定未知电阻，由于需要调节平衡，因此平衡电桥只能用于测量具有相对稳定状态的物理量，比如固定电阻的阻值。而对变化电阻的测量有一定的困难。如果采用直流非平衡电桥，则能对变化的电阻进行动态测量，直流非平衡电桥输出的非平衡电压能反映电阻的变化，在实际应用中许多被测物理量都与电阻有关，如力敏电阻、热敏电阻、光敏电阻等，只要将这些特殊的电阻装在电桥的一个桥臂上，当某些被测量发生变化时，就引起电阻值的变化，从而输出对应的非平衡电压，就能间接测出被测量的变化。利用这种原理我们可制作电子天平、电子温度计、光通量计等。因此直流非平衡电桥与平衡电桥相比，有着更为广泛的应用。 实验目的 （1） 了解非平衡电桥的组成和工作原理以及它在实际中的应用。 （2） 学会用外接电阻箱研究非平衡电桥的输出电压与应变电阻的关系，通过作图研究其线性规律。 （3） 了解桥臂电阻大小对待测电阻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。 实验仪器 图 1：非平衡电桥电路图 稳压电源、电阻箱、万用表（用作毫伏表）、Keithy2000（用作微伏特表）、铜丝（漆包线）、加热台、温度计、导线等。 实验原理 非平衡电桥原理如图 1 所示，当 R 3/R 2=R 4/R 1 时，电桥平衡，即：I g =0，U g =0；当用 R 4+ΔR 代替R 4 时，R 3/R 2 不等于R 4+ΔR/R 1，此时，I g 不等于 0，U g 不等于 0，为非平衡状态。 U g 为数字电压表电压（电压表内阻为无穷大），应用电路分析知识，可算出输出的非衡 电压为：U = R 2 R 4 + R 2?R - R 1R 3 U (1) g (R + R )(R + R ) + ?R (R + R ) s 1 4 2 3 2 3 分析上式，可以得到电桥的三种形式：（1）等臂电桥：R 1=R 2=R 3=R 4=R （2） 卧式电桥：R 1=R 4，R 2=R 3 （3） 立式电桥：R 1=R 2，R 4=R 3 将等臂和卧式条件带入（1）式经简化得： U = U s δ 1 ...... (2) δ = ?R / R 称为电阻的应变（即：相对变化量） g 4 1+ δ / 2 4 我们在设计电桥时，令?R ，则 δ → 0 ，于是有：U = U s δ = U s ?R 4 4R 4 ...... (3) 输出的非平衡电压 U g 与桥臂电阻的变化量δ成正比，为线性关系；当 ΔR 较大时，（2）式中 的 δ/2 项不能省略，此时：U = U s δ 1 ，δ 与 U g 之间呈非线性关系。 g

直流非平衡电桥实验报告

直流非平衡电桥实验报告 直流非平衡电桥实验报告 引言： 直流非平衡电桥是一种常用的电路实验装置，用于测量电阻、电容和电感等元件的参数。本实验旨在通过搭建直流非平衡电桥电路，测量未知电阻的阻值，并探究电桥在不同条件下的工作原理和特性。 实验装置和原理： 实验所需装置包括直流电源、电阻箱、电桥、万用表等。电桥由两个相互平行的电阻分支和两个相互垂直的电阻分支组成。当电桥电路中电流平衡时，称为平衡状态，此时电桥两侧电压相等，电桥不会有输出电压。而当电桥电路中存在非平衡时，即电桥两侧电压不等，电桥会产生输出电压，通过测量输出电压的大小可以得到未知电阻的阻值。 实验过程： 1. 搭建电桥电路：将电阻箱与电桥的相应分支连接，将未知电阻与电桥的其他分支连接，将电源与电桥连接。 2. 调节电阻箱的阻值：通过改变电阻箱的阻值，使电桥电路达到平衡状态。 3. 测量输出电压：使用万用表测量电桥输出端的电压值，记录下来。 4. 计算未知电阻的阻值：根据实验所用电桥的参数和测得的输出电压值，利用相关公式计算未知电阻的阻值。 实验结果与分析： 经过一系列的实验操作和测量，我们得到了一组实验结果。根据这些数据，我们可以进一步分析电桥的工作原理和特性。

首先，我们可以观察到电桥的平衡状态与非平衡状态之间的差异。在平衡状态下，电桥两侧电压相等，电桥不会有输出电压。而在非平衡状态下，电桥两侧 电压不等，电桥会产生输出电压。这说明电桥的工作原理是基于电压差的测量，通过测量电桥两侧的电压差来判断电路中是否存在非平衡。 其次，我们可以观察到电桥输出电压的变化规律。当电桥电路中存在非平衡时，输出电压的大小与非平衡程度成正比。即非平衡越大，输出电压越大。这说明 电桥的输出电压可以作为一个定量的指标，用来衡量电路中非平衡的程度。 最后，我们可以利用实验结果计算未知电阻的阻值。根据电桥的参数和测得的 输出电压值，我们可以利用相关公式进行计算。这样，我们就可以通过电桥实 验来测量未知电阻的阻值，从而实现对电阻元件的参数测量。 结论： 通过直流非平衡电桥实验，我们深入了解了电桥的工作原理和特性。电桥作为 一种常用的电路实验装置，可以用于测量电阻、电容和电感等元件的参数。通 过搭建电桥电路、测量输出电压和计算未知电阻的阻值，我们可以实现对电阻 元件的准确测量。这对于电路设计和实验研究具有重要的意义。 然而，本实验只是对直流非平衡电桥的基本原理和特性进行了初步的探究。在 实际应用中，电桥的工作条件和参数可能会有所不同，需要根据具体情况进行 调整和优化。因此，我们希望通过进一步的研究和实验，深入理解电桥的工作 机制，并探索更多应用领域，为电路设计和实验研究提供更加准确和可靠的工 具和方法。

非平衡直流电桥(1)

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：

32 1 R 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 ?++-=) )((33413 1420 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 ?+?+++-?+= ) ())((3233413 12420 对于卧式电桥R R R ==41，R R R '==32，R R '≠,上式变为： R R R R U U s ??+? ??=2111 40 于是测量表达式为： R U U U R s ?-= ?0 24 二、实验仪器 A

直流非平衡电桥实验

（11） 常用半导体热敏电阻的B 值约为1500～5000K 之间。 ②用非平衡电桥进行热敏电阻线性化设计的方法。 在图1中，R 1、R 2、R 3为桥臂测量电阻，具有很小的温度系数，Rx 为热敏电阻，由于只检测电桥的输出电压，故R L 开路，根据（2）式有 式中 可见U 0是温度T 的函数，将U 0在需要测量的温度范围的中点温度T 1处，按泰勒级数展开 （12） 其中 式中U 01为常数项，不随温度变化。U 0'（T -T 1）为线性项，U n 代表所有的非线性项，它的值越小越好，为此令 =0，从U n 的三次开始是非线性项， 且数值很小，可以忽略不计。 （12）式中U 0的一阶导数为 将 代入上式并展开求导可得： U 0的二阶导数为 令 =0，可得： T B 2Ae )T 2B ()T 2B (R --+=0 Un )T (T U U U 10010+-'=+n 13n 0(n)210)T (T U n!)T (T U Un -∑∞-''==+12 1T B X e A R =E R R R Rx R Rx U 31320⋅' ⎪⎭ ⎫ ⎝⎛ +-+='T B X e A R =0U ''E R R R Rx R Rx U 31320⋅⎪⎭ ⎫ ⎝⎛+-+=0U ''E T )Ae R (Ae BR U 2 2 T B 2T B 20⋅+- =''⎪⎭ ⎪ ⎬⎫ ⎪⎩⎪⎨⎧⋅+-=''E T )Ae R (Ae BR U 22T B 2T B 20E Ae )T 2B ()T 2B (R T )Ae R (Ae BR T B 243T B 2T B 2⋅⎭⎬⎫⎩ ⎨⎧--++=2 T B R T 2B Ae ⋅+=

直流非平衡电桥的原理和应用

直流非平衡电桥的原理和应用 1. 引言 直流非平衡电桥是一种常见的电子测量仪器，它通过比较两个电阻或电压的差 异来检测电流或电压的变化。本文将介绍直流非平衡电桥的基本原理和常见的应用。 2. 原理 直流非平衡电桥是基于电桥原理设计的。电桥是由多个电阻和电压源组成的电路，普通的电桥是基于交流电的测量原理，而直流非平衡电桥则用于直流电的测量。 直流非平衡电桥通常由以下几个主要元件组成： - 电桥电路：包括电源和电阻 组成的电桥电路，其中包括两个待测电阻和两个已知电阻。 - 微电流表：用于测量 电桥两侧的电压差异。 - 可调电阻：用于调整电桥平衡状态。 当电桥平衡时，微电流表指针不会偏移，即电桥两边的电压差异为零。如果待 测电阻发生变化，电桥将不再平衡，微电流表将显示电压差异大小，通过测量电桥电路的非平衡度，可以得出待测电阻的值。 3. 应用 直流非平衡电桥在实际应用中有多种用途，下面介绍其中几个常见的应用场景。 3.1 温度传感器 直流非平衡电桥可以作为温度传感器的测量原理之一。通过将热敏电阻作为待 测电阻接入电桥电路中，当温度发生变化时，热敏电阻的电阻值会发生变化，导致电桥不平衡。通过测量电桥的非平衡度，可以得到温度的变化情况。 3.2 压力传感器 直流非平衡电桥也可以用作压力传感器的测量原理之一。通过将压阻作为待测 电阻接入电桥电路中，压阻的电阻值会随压力的变化而变化，导致电桥不平衡。通过测量电桥的非平衡度，可以得到压力的变化情况。 3.3 流量传感器 直流非平衡电桥还可以应用于流量传感器中。通过将热敏电阻或压阻与流量传 感器结合，当流体流过传感器时，流速的变化会导致热敏电阻或压阻的电阻值变化，从而引起电桥不平衡。通过测量电桥的非平衡度，可以获得流速的变化情况。

非平衡电桥及应用实验报告

非平衡电桥及应用

摘要：本实验利用FQJ-Ⅲ型教学用非平衡直流电桥进行平衡电桥（惠斯通电桥、开尔文电桥）和非平衡电桥（卧式、立式）的测量，并且采用电压输出、功率输出等形式。实验测量金属铜和热敏电阻的阻值，并计算铜电阻的温度系数。 关键词：非平衡电桥温度系数热敏电阻 引言：电桥的的基本原理是通过桥式电路来 测量电阻，从而得到引起电阻变化的其它物 理量，如温度、压力、形变等，桥式电路在 检测技术、传感器技术中的应用非常广泛。 根据电桥工作时是否平衡来区分，可将电桥 分为平衡电桥与非平衡电桥两种。平衡电桥 一般用于测量具有相对稳定状态的物理量， 非平衡电桥往往和一些传感器元件配合使 用。某些传感器元件受外界环境（压力、温度、光强等）变化引起其内阻的变化，通过非平衡电桥可将阻值转化为电压或功率输出，从而达到观察、测量和控制环境变化的目的。非平衡电桥在传感技术中已得到广泛应用，非平衡电桥电路是传感技术中的重要组成部分。 实验原理 一、仪器 1、FQJ-Ⅲ型用非平衡直流电桥 2、FQJ非平衡电桥加热实验装置 3、FB901型电阻测试板 二、实验原理 （1）平衡电桥 1、单臂电桥（惠斯通电桥） 下图为单臂电桥的原理图图中，R1、R2、R3、R4构成一电桥，A、C 两端供一恒定桥压U s，B、D之间为有一检流计G，当平衡时，G无电流流过，BD两点为等电位，则： U BC=U DC,I1=I4,I2=I3 下式成立： I1R1=I2R2 I3R3=I4R4 由于R4=R x，于是有 4 3 2 1 R R R R = R4为待测电阻P x，R3为标准比较电阻，式中K=R1/R2，称为比率，一般惠斯登电桥的K有0.001、0.01、0.1、1、10、100、1000等。本电桥的比率K可以任选。根据待测电阻大小，选择K后，只要调节R3，使电桥平衡，检流计为0，就可以根据下式得到待测电阻R x之值 3 3 2 1KR R R R R x = ? = 2、双臂电桥（开尔文电桥） 由于单臂电桥未知臂的内引线、被测电阻的连接导线及端钮的接触电阻等影响，使单臂电桥测量小电阻时准确度难以提高，双臂电桥较好地解决了测量小电阻时线路灵 敏度、引线、接触电阻所带来的测量误差，而且属于一次平衡测量，读数直观、方便。下图为双臂电桥的原理图

非平衡电桥实验报告范文

非平衡电桥实验报告范文实验时间：2022年 月 日，第 批签到序号： 【进入实验室后填写】 福州大学 【实验四】非平衡电桥 （306实验室） 学学院 班班级 学学号 姓姓名 实验前必须完成【实验预习部分】 携带学生证提前10分钟进实验室 实验预习部分【实验目的】 】 【实验仪器】(名称、规格或型号) 【实验原理】（文字叙述、主要公式、原理图）

实验预习部分【实验内容和步骤】 】 实验预习部分 观察非平衡电桥的输出特性： ： 约按照上图接线，电源电压调节到约3V，接通电路，从小到大调节某R，观察对应的输出电压。 二、测量非平衡电桥零点附近输出特性，并计算零点灵敏度1、判断电桥是否平衡时数字多用表使用 （直流/交流）电压 （最大/最小）档，当输出电压为 时电阻箱取值为0某R 。 2、在0某R附近选择不同的阻值，测量相应的输出电压，作出非平衡电桥的 曲线，用图解法求出零点灵敏度，并与理论计算值相比较。为了作图方便， 应取整数值。 数据记录与处理 一、非平衡电桥电压输出特性：

值标称值R1= ，R2= ，R3= ，电桥比率23RKR 得测得E= ，电桥平衡时R某0= ，，02(1)KSEK理论值= R某（） ） R某（） ） -300-250-200-150-100-50050100150200250300K R某（（k）） Uo（（mV） 二、非平衡电桥电压输出特性： 值标称值R1= ，R2= ，R3= ，电桥比率23RKR

得测得E= ，电桥平衡时R某0= R某（（k） ） R某（（k） ） -30-25-20-15-10-5051015202530K R某（（k）） Uo（（mV） 在直线（一） 上取两点： A点坐标（ ， ） B点坐标（ ， ） ） 率斜率k=

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。

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 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. 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．直流单臂电桥惠斯登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及非平衡电桥功率输出法测电阻； 4．单臂电桥采用“三端”法测量电阻的意义. 实验仪器 1. FQJ型教学用非平衡直流电桥； 2. FQJ非平衡电桥加热实验装置. 实验原理 FQJ型教学用非平衡直流电桥包括单臂直流电桥,非平衡直流电桥,上节我们已经对单臂电桥有所了解,下面对非平衡电桥的工作原理进行介绍.

图1 非平衡电桥原理图 1．非平衡电桥桥路输出电压 非平衡电桥原理如图1所示,当负载电阻g R →∞ ,即电桥输出处于开路状态时,g 0I = ,仅有电压输出,并用0U 表示,根据分压原理,ABC 半桥的电压降为S U ,通过14, R R 两臂的电流为： S 1414 U I I R R == + 1 则4R 上之电压降为： 4 BC S 14 R U U R R = •+ 2 同理3R 上的电压降为： 3 DC S 23R U U R R = •+ 3 输出电压0U 为BC U 与DC U 之差 ()() 34 0BC DC S S 1423 2413S 1423() R R U U U U U R R R R R R R R U R R R R =-= -++-=++ 4 当满足条件1324R R R R = 时,电桥输出00U = ,即电桥处于平 衡状态. 5式就称为电桥的平衡条件.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电阻变化有关.若123, , R R R 固定,4R 为待测电阻4x R R =,则当44R R R →+∆ 时,因电桥不平衡而产生的电压输出

非平衡电桥实验报告

非平衡电桥的应用 实验目的： 1.学习非平衡电桥的工作原理； 2.学习和掌握非平衡电桥的应用； 3.学习一些传感器的工作原理和不同的测量电路． 实验原理： 1．非平衡电桥的工作原理 如图1所示，在惠斯顿电桥中：为稳压电源，和为固定电阻，为可变电阻，为电阻型传感器，为电桥输出电压．当时，电桥处于平衡状态，此时有 (1) 当时，电桥处于不平衡状态，则有 在一定条件下，调整电桥达到平衡状态．由(1)式可见，此时电桥的平衡状态与电源无关；当外界条件改变时，传感器的阻值会有相应的变化，这时电桥平衡被破坏，桥路两端的电压也随之而变，由 于桥路的输出电压能反映出桥臂电阻的微小变化，因此通过测量输出电压即可以检测外界条件的变化．这种在非平衡条件下工作的电桥称为非平衡电桥，这样的测量方法为非电量

电测法． 2．测量电路介绍 如采用电阻式传感器作为被测对象，传感元件的引出线有以下几种方式：二线制、三线制和四线制．采用二线制接法（图1），虽然导线电阻会给测量带来影响，但在测量精度要求不高、测量仪器与被测传感元件距离较近时，常采用二线制．但如果金属电阻本身的阻值很小，那末引线的电阻及其变化也就不能忽视，例如对于Pt100铂电阻，若导线电阻为1 Ω，将会产生2.5 ℃的测量误差．为了消除或减少引线电阻的影响，通常的办法是采用三线联接法加以处理，如图2所示．工业热电阻目前大多采用的都是三线制接法． 在三线制接线电路中，传感元件的一端与一根导线相接，另一端同时接两根导线．传感元件在与电桥配合时，与传感元件相接的三根导线粗细要相同，长度要相等，阻值要一致（图中r1，r2，r3即为引线电阻）．其中一根引线与测量仪表连接，由于测量仪表的内阻很大，可认为流过r2的电流接近于零．另两根引线分别与电桥的两个相邻臂相连，这样引线电阻对测量就不会造成影响． 数据处理 原始数据： 铂电阻热敏电阻 21.8 10.49 106.985 24.3 49.12 2580.827 7.856 27.7 14.34 109.930 32.5 61.36 1921.812 7.561 32.2 16.55 111.625 38.4 67.11 1638.860 7.402 37.1 19.09 113.575 43.3 73.45 1344.381 7.204 41.6 21.32 115.290 48.1 77.41 1169.083 7.064 46.3 23.71 117.131 52.8 80.93 1018.490 6.926 50.9 26.07 118.952 57.6 84.71 861.982 6.759 55.4 28.30 120.676 61.9 87.29 758.122 6.631 60.3 30.74 122.565 66.4 89.56 668.655 6.505 65.2 33.15 124.434 70.4 91.33 600.102 6.397 69.3 35.29 126.096 74.3 92.95 538.264 6.288 73.9 37.54 127.846 79.7 94.87 466.070 6.144 79.6 40.32 130.012 84.2 96.22 416.005 6.031 84.0 42.42 131.652 88.7 97.46 370.517 5.915 88.9 44.80 133.512 94.7 98.82 321.166 5.772 93.4 47.10 135.313 100.0 100.00 278.796 5.630 98.2 49.65 137.314 100.0 50.00 137.588

非平衡直流电桥

非平衡直流电桥 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左状态的物理量，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。 ［实验目的］ 1、直流单臂电桥（惠斯登电桥）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： ［实验原理］ FQJ-III型教学用非平衡直流电桥包括单臂宜流电桥，双臂直流电桥，非平衡直流电桥, 下面对它们的工作原理分别进行介绍。 （一）单臂电桥（惠斯登电桥）单肾电桥是平衡电桥，英原理见图1，图2为FQJ-HI型的单臂电桥部分的接线示意图。 图1中： 兄、b心兄构成一电桥，A. C两端供一恒泄桥压仏，B、。之间为有一检流计G,当平衡时，G无电流流过，別两点为等电位，贝叽 U BC=U X, I1=I h I^I S 下式成立： hRi=I：R： IsRs=I：R： 由于R：=R X,于是有 且=空 心 & 凡为待测电阻Px，&为标准比较电阻，式中K=R i/R：,称为比率，一般惠斯登电桥的K 有0.001、0.01、0.1、1、10、100、1000等。本电桥的比率A•可以任选。根据待测电阻大小，选择A•后，只要调节凡，使电桥平衡，检流计为0,就可以根据（1）式得到待测电阻尼之值。 R\=.R. = KR<⑴ R、

非平衡电桥的实验注意事项

非平衡电桥的实验注意事项 实验室中常使用的电桥是平衡电桥，它能够精确测量未知电阻的阻值。而非平衡电桥在实验室中运用较少，主要用于测量高阻值或非线性元件的阻值。非平衡电桥的实验注意事项如下： 1. 精确定位杠杆位置：在实验中，非平衡电桥的平衡位置是通过调节杠杆实现的。因此，调节杠杆位置需要非常精确，以确保测量结果的准确性。可以使用显微镜或其它精确仪器进行辅助。 2. 确保电路的稳定性：非平衡电桥往往对电路的稳定性要求较高。应避免电路中存在松动的连接，尽量使用高品质的导线和接头，以减小连接电阻和不稳定性。 3. 控制环境的温度：温度的变化会对电桥测量产生较大的影响，因此实验室中要控制好环境的温度。可以使用恒温器来维持电桥所处环境的恒温，以减小温度引起的误差。 4. 选择合适的电源：非平衡电桥通常需要使用较高的电压来驱动测量电路，因此要选择合适的电源。电源的输出电压应与电桥电路的特性相匹配，同时要保证电源的电流稳定性和电压稳定性。 5. 防止干扰信号的干扰：非平衡电桥的测量结果容易受到周围干扰信号的影响，如电磁干扰、振动等。为了减小这些干扰，可以将电桥置于一个电磁屏蔽的箱中，

并使用防震设备来降低振动对测量结果的影响。 6. 注意保护电桥的灵敏度调节装置：非平衡电桥的灵敏度调节装置通常较为精密，操作时要小心并避免过度调节，以防损坏装置。 7. 测量时尽量减小漂移：非平衡电桥的测量结果容易受到电源漂移、仪器漂移等因素的影响。为了减小这些漂移，可以在测量前先进行校准，尽量缩短测量时间。 8. 注意保持元件的稳定性：非平衡电桥通常使用高阻值或非线性元件，这些元件对温度、湿度等环境变化非常敏感。要注意保持元件的稳定性，避免对测量结果产生影响。 9. 及时记录测量结果：在非平衡电桥实验中，要及时记录测量结果，并进行重复测量以确保结果的可靠性。同时，还需要进行数据分析和处理，以获得最终的测量结果。 综上所述，非平衡电桥的实验注意事项包括精确定位杠杆位置、控制电路稳定性、控制环境温度、选择合适的电源、防止干扰信号干扰、保护灵敏度调节装置、减小测量漂移、保持元件稳定性、及时记录测量结果等。只有注意这些细节，才能确保非平衡电桥实验的准确性和可靠性。

非平衡电桥的原理和应用

非平衡电桥的原理和应用 非平衡电桥的原理和应用一、实验目的 1、掌握非平衡电桥的工作原理以及与平衡电桥的异同 2、掌握利用非平衡电桥的输出电压来测量变化电阻的原理和方法 3、学习与掌握根据不同被测对象灵活选择不同的桥路形式进行测量 4、掌握非平衡电桥测量温度的方法，并类推至测其它非电量二、实验原理 (一)非平衡电桥的原理图见图1 I 0 + RRx2RLU0 R3R1- E 图一 非平衡电桥在构成形式上与平衡电桥相似，但测量方法上有很大差别。平衡电桥是调 R2节R使I=0，从而得到，非平衡电桥则是使R、R、R保持不变，R变化时RX,,R330123XR1 则U变化。再根据U与R的函数关系，通过检测U的变化从而测得R，由于可以检测00X0X连续变化的U，所以可以检测连续变化的R,进而检测连续变化的非电量。 0X (二)用非平衡电桥测温度方法 热敏电阻具有负的电阻温度系数，电阻值随温度升高而迅速下降，这是因为热敏电阻由一些金属氧化物如FeO、MgCrO等半导体制成，在这些半导体内部，自由电子数目随3424

温度的升高增加得很快，导电能力很快增强;虽然原子振动也会加剧并阻碍电子的运动，但这种作用对导电性能的影响远小于电子被释放而改变导电性能的作用，所以温度上升会使电阻值迅速下降。 热敏电阻的电阻温度特性可以用下述指数函数来描述: B (11) TR,AeT 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 lnRlnAT,，T (12) 用非平衡电桥进行线性化设计的方法如下: 在图一中，R、R、R为桥臂测量电阻，具有很小的温度系数，Rx为热敏电阻，由于123 只检测电桥的输出电压，故R开路，这时 L (13) 21RR,,0U,,,E,,213R，RxR，R,, B T其中 R,AeX 可见U是温度T的函数，将U在需要测量的温区中点T处按泰勒级数展开 001 (14) ,U0,U01，U01(T,T1)，Un ,112n(n),,，Un,U(T,T)U(T,T)011011,其中 (15) ,n32n! ,U01(T,T1)式中U为常数项，不随温度变化。为线性项，U代表所有的非线性项，它01n ,,U01的值越小越好，为此令为零，则U的三次项可看做是非线性次，从U的四次项开始数nn值很小,可以忽略不计。 根据以上的分析可推导出如下表达式 3 U=λ+m(t-t)+n(t-t) (16) 011

不平衡电桥法直流系统绝缘电阻检测

不平衡电桥法直流系统绝缘电阻检测 【摘要】变电站或配电室的直流系统中由于设备老化、环境改变、梅雨季节线头受潮等原因，常存在由于绝缘下降造成接地故障或保护装置误动作的安全隐患。本文通过介绍不同测量方法的优点和不足，在现有方法的基础上，提出一种测量精度高且简单易行的绝缘电阻检测方法。该方法不同于现有的平衡电桥法，采用基于校正网络的不平衡电桥原理，通过校正网络对电桥的校准，消除实际运用中由于电阻误差和数模转换误差带来的测量误差，提高绝缘电阻测量精度且测量方法简单易行。 【关键词】电桥校正网络；不平衡电桥法；检测；直流系统绝缘 1.引言 直流电源系统在发电厂、配电室中具有重要的作用，直流系统的可靠稳定运行对于发电和配电等电气设备安全运行有着重要的意义。而且在变电站综合自动化监控系统以及二次继电保护装置中，需要直流电源为设备提供控制或操作电源，直流系统的绝缘水平对站内设备的稳定和安全运行有着重要影响。随着运行设备的老化，气候和环境的改变，以及接线端子和触头受潮等原因，会造成绝缘水平下降，严重者甚至造成接地故障，进而会导致自动控制装置和继电保护装置误动或拒动，造成一次设备误跳闸和越级跳闸，进一步扩大事故范围。 由此可见，对变电站内直流系统绝缘电阻的检测有着重要意义。 通过对直流系统的绝缘电阻检测，能够预防和发现系统中发生或潜在的接地故障，其一般判断方法为：首先通过检测直流系统中±母线的对地绝缘电阻的大小是否符合标准，然后再检测支路的对地绝缘电阻是否正常。如何灵敏迅速可靠地检测出绝缘电阻值是正确判断故障发生点及潜在发生危险的重要依据。 目前直流系统绝缘电阻检测方法可分为交流法和直流法，其中直流法主要是基于电桥平衡的原理；交流法主要包括信号注入法和变频探测法，对于信号注入法，由于注入的为低频载波脉冲信号，会受到系统电容电流的严重干扰。假如支路中纯在大电容元件或等效对地电容较大时，必须对电容电流进行补偿后才能使用该方法，而且测量精度不准，另外，注入的低频载波脉冲信号对于原系统而言相当于人为增加的外部干扰，使得系统的电压纹波变大，影响其他设备的使用。对于近年来发展出来的变频探测法，其基本原理是在直流母线中注入两组幅值一样频率不同的交流信号，然后检测支路上感应出的低频信号，当系统绝缘电阻下降发生接地故障时，检测出的低频信号的幅值会发生明显的变化，但是该方法和信号注入法一样，存在对地电容电流的干扰问题。实际现场中简单易行的方法还是基于电桥原理的直流法。 直流系统绝缘检测示意图如图1所示，主要包括母线绝缘电阻的测量和支路绝缘电阻的测量。

实验2用非平衡电桥研究报告热敏电阻的温度特性

实验2 用非平衡电桥研究热敏电阻的温度特性 【实验目的】 1． 掌握非平衡电桥的工作原理。 2． 了解金属导体的电阻随温度变化的规律。 3． 了解热敏电阻的电阻值与温度的关系。 4． 学习用非平衡电桥测定电阻温度系数的方法。 【仪器用具】 FB203型多档恒流智能控温实验仪、QJ23直流电阻电桥、YB2811 LCR 数字电桥、MS8050数字表。 【原理概述】 1． 金属导体电阻 金属导体的电阻随温度的升高而增加，电阻值t R 与温度t 间的关系常用以下经历公式表示： )1(320 ++++=ct bt t R R t α 〔1〕 式中t R 是温度为t 时的电阻，0R 为00=t C 时的电阻，c b ,,α为常系数。 在很多情况下，可只取前三项： )1(20bt t R R t ++=α 〔2〕 因为常数b 比α小很多，在不太大的温度范围内，b 可以略去，于是上式可近似写成： )1(0t R R t α+= 〔3〕 式中α称为该金属电阻的温度系数。 严格地说，α与温度有关，但在C 100~C 000范围内，α的变化很小，可看作不变。利用电阻与温度的这种关系可做成电阻温度计，例如铂电阻温度计等，把温度的测量转换成电阻的测量，既方便又准确，在实际中有广泛的应用。 通过实验测得金属的t R t ~关系曲线〔图1〕近似为一条直线，斜率为α0R ，截距为0R 。 根据金属导体的t R ~曲线，可求得该导体的电阻温度系数。方法是从曲线上任取相距较远的两 点〔11,R t 〕及(22,R t )，根据〔3〕式有： 图 1 图 2

联立求解得： 1 2211 2t R t R R R --= α 〔4〕 2．半导体热敏电阻 热敏电阻由半导体材料制成，是一种敏感元件。其特点是在一定的温度范围内，它的电阻率T ρ随温度T 的变化而显著地变化，因而能直接将温度的变化转换为电量的变化。一般半导体热敏电阻随温度升高电阻率下降，称为负温度系数热敏电阻〔简称“NTC 〞元件〕，其电阻率T ρ随热力学温度T 的关系为 T B T e A /0=ρ 〔5〕 式中0A 与B 为常数，由材料的物理性质决定。 也有些半导体热敏电阻，例如钛酸钡掺入微量稀土元素，采用陶瓷制造工艺烧结而成的热敏电阻在温度升高到*特定范围〔居里点〕时，电阻率会急剧上升，称为正温度系数热敏电阻〔简称“PTC 〞元件〕。其电阻率的温度特性为： T B T e A ⋅'=ρρ 〔6〕 式中A '、ρB 为常数，由材料物理性质决定。 在本实验中我们使用的是负温度系数的热敏电阻。 对于截面均匀的“NTC 〞元件，阻值T R 由下式表示： T B T T e S l A S l R /0==ρ 〔7〕 式中l 为热敏电阻两极间的距离，S 为热敏电阻横截面积。令S l A A 0 =，则有： T B T Ae R /= 〔8〕 上式说明负温度系数热敏电阻的阻值随温度升高按指数规律下降，如图2所示，可见其对温度的敏感程度比金属电阻等其它感温元件要高得多。由于具有上述性质，热敏电阻被广泛应用于精细测温和自动控温电路中。 对〔8〕式两边取对数，得 A T B R T ln 1 ln +=〔9〕 可见T R ln 与 T 1 成线性关系，假设从实验中测得假设干个T R 和对应的T 值，通过作图法可求出A (由截距A ln 求出)和B (即斜率)。

电桥法测电阻

电桥法测电阻 【实验简介】 直流电桥是一种精密的非电量测量仪器，有着广泛的应用。它的基本原理是利用已知阻值的电阻，通过比例运算，求出一个或几个未知电阻的阻值。直流电桥可分为平衡电桥和非平衡电桥。平衡电桥需要通过调节电桥平衡求得待测电阻阻值，如惠斯登电桥、开尔文电桥均是平衡式电桥。 平衡电桥可用来测定未知电阻，由于需要调节平衡，因此平衡电桥只能用于测量具有相对稳定状态的物理量，比如：固定电阻的阻值。而对变化电阻的测量有一定的困难。如果采用直流非平衡电桥，则能对变化的电阻进行动态测量，直流非平衡电桥输出的非平衡电压能反映电阻的变化，在实际应用中许多被测物理量都与电阻有关，如力敏电阻、热敏电阻、光敏电阻，只要将这些特殊的电阻装在电桥的一个臂上，当某些被测量发生变化时，就引起电阻值变化，从而输出对应的非平衡电压，就能间接测出被测量的变化。利用这种原理我们可制作电子天平、电子温度计、光通量计等。因此，直流非平衡电桥与平衡电桥相比，有着更为广泛的应用。 【实验目的】 （1）掌握直流单臂电桥（惠斯通电桥）测量电阻的基本原理和操作方法。 （2）了解非平衡电桥的组成和工作原理以及它在实际中的应用。 （3） 学会用外接电阻箱研究非平衡电桥的输出电压与应变电阻的关系，通过作图研究其线性规律。 （4） 学会加热装置的使用，通过非平衡电桥测定铜电阻的温度系数。 【实验仪器】 FQJ-Ⅲ型直流非平衡电桥实验箱， FQJ 非平衡电桥加热实验装置，电阻箱，铜电阻，导线等。 【实验原理】 1、单臂电桥（惠斯通电桥）： 单臂电桥是平衡电桥，其原理如右图所示，图中R 1、R 2、R 3、R 4,构成一电桥，A 、C 两端供一恒定桥压Us ，B 、D 之间有一检流计G ，当电桥平衡时，G 无电流流过，B 、D 两点为等电位，则： DC BC U U =，41I I =，32I I =， 2211R I R I •=•，4433R I R I •=• 于是有： 3 4 21R R R R =R 1，I 1 B R 4=R X ，I 4 C A D R 3，I 3 R 2，I 2 U S G 单臂电桥原理图

非平衡电桥1

应变式测力传感器与非平衡电桥 实验指导书 [学习重点] 1． 了解电阻应变片的结构及工作原理 2．学习非平衡电桥的计算方法及在传感器测量电路中的应用 3．了解电子秤的结构和工作原理 [实验原理] 1． 应变式电阻传感器原理 电阻应变片是一种能将试件上的应变转换为电阻变化的元件。电阻应变片主要分为金属电阻应变片和半导体应变片。金属电阻应变片有电阻丝栅应变片、箔式应变片和薄膜型应变片。三者工作原理相同，下面以金属丝电阻应变片为例说明其工作原理。 金属丝电阻应变片典型结构如图1所示，用一根具有高电阻系数的金属丝（康铜或镍铬合金等，直径d=0.025mm 左右）绕成栅形（敏感栅）粘贴在绝缘的基片和覆盖层之间，由引出导线接于电路上。当金属丝电阻应变片在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，此现象称之为电阻应变效应。这也是电阻应变片工作的物理基础。 在测试时，将应变片同粘合剂牢固地粘贴在被测试件 的表面上，随着试件受力变形，应变片的敏感栅也获得同样 的变形，从而使其电阻随之发生变化，此电阻变化是与试件应变成比例的，这样就可以反映出外界作用力的大小。 导体的电阻值可以用下式计算： ρS l R = （1） 如果导线轴线方向施加拉力或压力使之产生形变，其电阻值也会随之变化，这种现象称为应变电阻效应。将式（1）两边取对数，得 S L R ln ln ln ln -+=ρ 等式两边微分则得 S dS L dL d R dR -+=ρ ρ （2） 对于直径为d 的圆形截面的电阻丝 d d S S ∆=∆2 （3） 我们知道，当电阻丝沿轴向伸长时，直径将缩小，两者相对变形之比称为材料的泊松系数μ： 图1电阻丝应变片结构示意图