非平衡电桥地原理和设计应用

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1、实用文案非平衡电桥的原理和设计应用（实验讲义）使用说明书杭州大华科教仪器研究所杭州大华仪器制造有限公司非平衡电桥的原理和设计应用电桥可分为平衡电桥和非平衡电桥，非平衡电桥也称不平衡电桥或微差电桥。以往在教学中往往只做平衡电桥实验。近年来，非平衡电桥在教学中受到了较多的重视，因为通过它可以测量一些变化的非电量，这就把电桥的应用范围扩展到很多领域，实际上在工程测量中非平衡电桥已经得到了广泛的应用。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标准文档实用文案2、掌握利用非平衡电桥的输出电压来

2、测量变化电阻的原理和方法3、设计一个数显温度计，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、实验内容1、用非平衡电桥测量热敏电阻的温度特性2、用热敏电阻为传感器结合非平衡电桥设计测量范围为30.0~50.0℃的数显温度计三、实验仪器及配件1、DHQJ-3/DHQJ-5型非平衡电桥2、DHW-1/DHW-2型温度传感实验装置或DHT-2型热学实验仪（含2.7KΩ热敏电阻）四、实验原理非平衡电桥的原理图见图1。图1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。平衡电桥是调节R3

3、使I0=0，从而得到，非平衡电桥则是使R1、R2、R3保持不变，RX变化时则U0变化。再根据U0与RX的函数关系，通过检测U0的变化从而测得RX。由于可以检测连续变化的U0，所以可以检测连续变化的RX，进而检测连续变化的非电量。（一）非平衡电桥的桥路形式1、等臂电桥电桥的四个桥臂阻值相等，即R1=R2=R3=RX0；其中RX0是RX的初始值，这时电桥处于平衡状态，U0=0。2、卧式电桥也称输出对称电桥这时电桥的桥臂电阻对称于输出端，即R1=R3，R2=RX0，但R1≠R23、立式电桥也称电源对称电桥标

4、准文档实用文案这时从电桥的电源端看桥臂电阻对称相等即R1=R2RX0=R3但R1≠R33、比例电桥这时桥臂电阻成一定的比例关系，即R1=KR2，R3=KRX0或R1=KR3，R2=KRX0，K为比例系数。实际上这是一般形式的非平衡电桥。（二）非平衡电桥的输出非平衡电桥的输出接负载大小分类又可分为两种。一种是负载阻抗相对于桥臂电阻很大，如输入阻抗很高的数字电压表或输入阻抗很大的运算放大电路；另一种是负载阻抗较小，和桥臂电阻相比拟。后一种由于非平衡电桥需输出一定的功率，故又称为功率电桥。根据戴维南定理，图

5、1所示的桥路可等效为图2（a）所示的二端口网络。图2（a）图2（b）其中U0C为等效电源，Ri为等效内阻。由图1可知，在RL=∞时，等效电源电压值为：根据戴维南定理，将E电源短路，得到图2（b）电路，据此可求出电桥等效内阻：根据图2（a）电路，得到电桥接有负载RL时输出电压：（1）电压输出的情况下RL→∞，所以有（2）根据（1）式，可进一步分析电桥输出电压和被测电阻值关系。令Rx=RX0+ΔR，Rx为被测电阻，ΔR为电阻变化量。标准文档实用文案根据（1）式，因为RX0为其初始值，此时电桥平衡，有，所以

6、（3）当RL=∞时，因为，所以，代入上式有（4）（3）、（4）式就是作为一般形式非平衡电桥的输出与被测电阻的函数关系。特殊地，对于等臂电桥和卧式电桥，（4）式简化为（5）立式电桥和比例电桥的输出与(4)式相同。被测电阻的ΔR<

7、电桥。1、将被测电阻（传感器）接入非平衡电桥，并进行初始平衡，这时电桥输出为0。改变被测的非电量，则被测电阻发生变化，这时电桥输出电压，开始作相应变化。测出这个电压后，可根据(4)式或(5)式计算得到ΔR。对于ΔR<

8、说，金属的电阻随温度的变化，可用下式描述：Rx=RX0（1+αt+βt2）（8）如铜电阻传感器RX0=50Ω（t=0℃时的电阻值）α=4.289×10-3/℃β=-2.133×10-7/℃一般分析时，在温度不是很高的情况下，忽略温度二次项βt2，可将金属的电阻值随温度变化视为线性变化即Rx=RX0（1+αt）=RX0+αtRX0所以△R=αRX0Δt，代入(4)式有（9）式中的αRX0值可由以下方法测得：取两个温度t1、t2，测得RX1，RX2则这样可根