1、多功能電橋的使用作者:日期:多功能電橋的使用【實驗目的】1、掌握惠斯通電橋比較法測量電阻的原理和方法;2、學習非平衡電橋、功率電橋的工作原理；3、掌握非平衡電橋、功率電橋的使用方法。【實驗原理】1、惠斯通電橋單臂電橋線路如圖1所示，被測電阻Rx（即圖中R3）與三個已知電阻Ri、R2、R3、連成電橋的四個臂。四邊形的一個對角線接有檢流計，稱為“橋”，另一個對角線上接電源E,稱為電橋的電源對角線。電源接通，電橋線路中各支路均有電流通過。檢流計指針指零，這時電橋處于平衡狀態。R2根據電橋的平衡條件，若已知其中三個臂的電阻，就可以計算出另一個橋臂的電阻，因此，電橋測電阻的計算式為:2. 非平衡電橋原理

2、非平衡電橋的原理圖見圖非平衡電橋在構成形式上與平衡電橋相似, 但測量方法上有很大差別。平衡電橋是調節 2鼬使Io=O，從而得到，非平衡電橋則是使Ri、R2、R3保持不變，Rx變化時則Uo變化。再根據Uo與Rx的函數關系，通過檢測Uo的變化從而測得 Rx，由于可以檢測連續變化的Uo，所以可以檢測連續變化的Rx，進而檢測連 續變化的非電量。（一）非平衡電橋的橋路形式1、等臂電橋電橋的四個橋臂阻值相等，即Ri=R2=R3=Rxo ；其中Rxo是Rx的初始值， 這時電橋處于平衡狀態，Uo=O。2、臥式電橋也稱輸出對稱電橋這時電橋的橋臂電阻對稱于輸出端，即 Ri=Rxo, R2=R3，但Ri殺23、立式

3、電橋也稱電源對稱電橋這時從電橋的電源端看橋臂電阻對稱相等即Ri=R2Rxo=R3但 Ri 汞34、比例電橋這時橋臂電阻成一定的比例關系，即Ri=KR2, R3=KRo或Ri=KR3,R2=KRxo, K為比例系數。實際上這是一般形式的非平衡電橋。（二）非平衡電橋的輸出非平衡電橋的輸出有兩種情況：一種是輸出端開路或負載電阻很大近似 于開路，如后接高內阻數字電壓表或高輸入阻抗運放等情況，這時稱為電壓 輸出，實際使用中大多采用這種方式；另一種是輸出端接有一定阻值的負載 電阻，這時稱為功率輸出，簡稱功率電橋。下面我們分析一下電壓輸出時的輸出電壓與被測電阻的變化關系，功率 電橋的輸出可參見附錄。根據戴維

4、南定理，圖一所示的橋路可等效為圖三（a）所示的二端口網絡。其中Uoc為輸出端開路的輸出電壓 等效圖見圖三（b）,可見UORlRiRL Rx iRi + RxR3R2 R3R1RxR3R2RiRi +Rx R2 + R3電壓輸出的情況下Rl tx,所以有R3LER2 R3其中Rx<Ri + RxRi為輸出阻抗,（1）（2）令Rx=Rxo+ AR, Rx為被測電阻，Rxo為其初始值， R為電阻變化量通過整理，（1）、（2）式分別變為RLRi RLar R2(Ri Rxo ：R)(R2 R3)(3)UORi2(Ri Rxo)Ri Rxo這是作為一般形式非平衡電橋的輸出與被測電阻的函數關系。特殊

5、地,對于等臂電橋和臥式電橋(4)式簡化為1 E 1UoR4 Rxo i + 也 R2Rxo立式電橋和比例電橋的輸出與 式相同。(4)式可簡化為R1Uo2 E .R(Ri + Rxo)(5)式可進一步簡化為UoE R4 Rxo(5)被測電阻的 R<< Rxo時,(6)(7)這時Uo與蟲成線性關系(三) 用非平衡電橋測量電阻的方法1、將被測電阻(傳感器)接入非平衡電橋，并進行初始平衡，這時電橋 輸出為o。改變被測的非電量，則被測電阻也變化。這時電橋也相應的電壓Uo輸出。測出這個電壓后，可根據 式或(5)式計算得到 R。對于 RvvRxo 的情況下可按(6)式或(7)式計算得到 R 。2

6、、根據測量結果求得Rx=Rxo +仮，并可作Uo-仮 曲線，曲線的斜率就 是電橋的測量靈敏度。根據所得曲線，可由 Uo的值得到AR的值，也就是可 根據電橋的輸出Uo來測得被測電阻Rx。【實驗步驟】1、惠斯通電橋測電阻;2、非平衡電橋測電阻;3、功率橋測功率【實驗表格】表1用惠斯通電橋測電阻及靈敏度單橋 E=3VRx/O6666666666Ri/Q1000010000100001000r2/q1010010001000Rs/。AU / mV10101010RS/。表2非平衡電橋測電阻Rz二R2【-1R1U 0RiR3E單橋 非平衡 02VE=1.5VRi 二 R2 =5000"R3 =

7、 Rxo 二 2700'.1Rx/ KQ22002300240025002600270028002900300031003200U 0/mV表3功率電橋測量負載功率實驗數據單橋 E=3V 功率橋RR2 -5 0 001R3 = 2700Rx = 3500"RP /K02800290030003100320033003400350036003700380039004000U P/mVIp / MA【實驗數據處理表格】表1用惠斯通電橋測電阻及靈敏度單橋 E=3VRx/Q6666666666R/01000010000100001000r2/q1010010001000Rs/。Rx'/cAU / mV10101010rS/。也Rs =(Rs -Rs)/。靈敏度氓/Rs表2非平衡電橋測電阻單橋 非平衡 02VE=1.5VRi 二 R2 = 5000"R3 = Rxo 二 2700'.1Rx/ KQ2200230024002500260027002800