直流电桥PPT课件

换损坏的元件。
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。
THANKS
感谢观看
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。

《直流非平衡电桥》 PPT课件
contents
目录
• 非平衡电桥的概述 • 非平衡电桥的基本原理 • 非平衡电桥的电路设计 • 非平衡电桥的实验操作 • 非平衡电桥的发展趋势与展望
非平衡电桥的概述
01
非平衡电桥的定义
非平衡电桥是指电桥电路中，输入信 号与输出信号的幅度大小不相等，即 输入信号与输出信号之间存在不平衡 状态。
智能化与自动化
非平衡电桥的智能化与自动化技 术，如自动校准、自动数据采集 等，成为研究的热点。
非平衡电桥的发展趋势和展望
更高精度的测量
随着科技的发展，非平衡电桥的测量精度有望进一步提高，满足 更严格的应用需求。
更广泛的应用领域
非平衡电桥有望在新能源、电动汽车等领域得到更广泛的应用。
更智能化的技术
非平衡电桥将进一步融合人工智能、物联网等技术，实现更智能 化的测量和管理。
实例电路的选择
选择一个具有代表性的电路进行 设计，如音频放大器、振荡器等 。
实例电路的实际制作
根据仿真测试结果，制作实例电 路的实际电路板。
非平衡电桥的实验
04
操作
实验操作前的准备
1 2
实验器材
非平衡电桥、电源、测量仪表、待测电阻等。
实验环境
确保实验室环境干燥、无尘、无磁场干扰。
3
安全措施
确保电源接地，避免触电危险。
非平衡电桥的前沿技术介绍
新型传感器技术
采用新型传感器技术，提高非平衡电桥的测量精度和稳定性。
大数据处理与分析
利用大数据处理与分析技术，对非平衡电桥采集的数据进行深度挖 掘和应用。
无线传输与远程监控
实现非平衡电桥的无线传输和远程监控，提高测量的灵活性和便捷 性。

UAD
R1R 4 R 2R3 (R1 R2 )(R3 R 4 )
U AC
由上式知，当R1R 4 =R 2R3时，则电桥输出电压 U0 0
则称电桥处于平衡状态。
设处于平衡状态的电桥各桥臂由电阻增量为
R1, R 2 , R3, R 4 则电桥的输出电压为：
U0
(R1 R1)(R 4 R 4 ) (R 2 R 2 )(R3 R3) (R1 R1 R 2 R 2 )(R3 R3 R 4 R 4 )
0.999，非常接近于1。因此在一般应变范围内按接近公 式计算输出电压，所产生地方误差非常小，可以忽略不 计。
２、卧式桥
R1 R2 R
R3 R4 R'
同样只在AB桥臂上接应变片，R 0 ，此
时，由近似公式（2）及精确公式（1）得 到的输出电压表达式与等臂电桥的（5） 及（6）式完全相同，它的非线性系数也 相等。
在电桥中增加R 5电阻和R 6电位器， 可分R为6两部分：
R
' 6
n1R 6
R
'' 6
n2R6
n1 n2 1 见（b）
将星形连接变为三角形连接，则
R1'
n1R 6
1 n2
R5
R
' 2
n2R6
1 n1
R5
R1'
n1R 6
1 n2
R5
R
' 2
n2R6
1 n1
R5
R
'与
1
R
'2是分别并联在R
可使电桥平衡。
应变片测量电路
从前面的讨论知道：电阻应变片的作用是将构件表面 的应变转变为电阻的变化。其关系式为：

(1) Cu50型铜电阻 型铜电阻
特性：线性电阻，具有正的温度系数
R (t ) = R0 (1 + α t )
其中，R0为0oC的电阻值，α理＝0.004 280/oC
型铜电阻的电阻－ 表1. Cu50型铜电阻的电阻－温度特性 型铜电阻的电阻
测量端温度 0 1 2 3 4 5 电阻 30 40 50 58.56 60.70 58.78 60.92 58.99 59.20 59.42 59.63 59.85 60.06 58.14 60.27 58.35 60.49 6 7 8 9
当G无电流时，电桥平衡，B、D 两点为等电位，此时有：
U AB = U AD
或
I1 = I 4
I 2 = I3
I1 R1 = I 2 R2
I 3 R3 = I 4 R4
I1 R1 = I 2 R2
则：
I 3 R3 = I 4 R4
R1 R4 I 2 = = R2 R3 I1
令 K=
R1 ，有 R2
U0 =
R2 R4 + R2 ∆R − R1 R3 ⋅U s ( R1 + R4 )( R2 + R3 ) + ∆R( R2 + R3 )
U0 =
各种电桥的输出电压公式为： 各种电桥的输出电压公式为： (1)等臂电桥R1=R2=R3=R4=R
R2 R4 + R2 ∆R − R1 R3 ⋅U s ( R1 + R4 )( R2 + R3 ) + ∆R( R2 + R3 )
三、实验设备
1. FQJ-1型平衡电桥
2. 升温加热炉与温度控制器
设 备：一个温控器、两个升温炉和一个烧杯。 升温炉：交替升温，节省冷却时间；交换前，铜板放入盛水的烧杯中冷却。 升温炉 温控器：用于控制升温，和测量当前铜板的温度。 温控器

尽管有些单电桥采用了一些措施努力减 小误差，但对于1欧姆以下的小电阻测量 仍达不到较高准确的结果，此时应用直 流双臂电桥线路来测量小阻值。
灵敏度是电桥测量技术的一个重要指标，电桥的灵敏度可以用电桥测量臂的单位相对变化量引出输出端 电压或电流的变化来表示，即： Su=⊿Uo/(⊿R/R)或Si=⊿Io(⊿R/R) 分别表示电桥的电压灵敏度和电流灵敏度。 测量电桥的桥臂电阻一般都应该按最大灵敏度来选择。
用QJ-23型直流单臂电桥测量电阻 1.调节好检流计的机械零点。 2.将待测电阻接在X1、X2上。 3.将比例臂V和比较臂I、II、III、IV调节到适当位置，使电桥在接近平衡 位置的状态下使用。 4.先按下电源按钮B0，再按下检流计按钮G1，特别注意检流计的偏转情 况，如偏转太大，应立刻松开按钮B0、G1，根据 偏转方向调节电桥各 臂，使检流器指示为零，电桥达到平衡。 5.按下B0、G0，记录各臂的读数。 6.分别测量两电阻各自的电阻值，以及两电阻串联、并联的电阻值，记 录于表中。
测量方法可分成直接测量法和间接测量法，直接测量 法是指无需通过数学模型的计算，通过测量可直接得出 结果。如用卡尺测工件的内径，卡尺的读数值就是工件 的外径。而间接测量法是需要通过数学模型的计算得出 测量结果，如检定一块压力表，测量结果是被检表示值 减去压力计的示值而得。
67.22
64.90
66.31
66.56
65.84
表三 以QJ-23型直流电阻电桥求电阻
测量项目 l1/l2 读数/Ω 测量结果/Ω
Rx1
0.01
9970
99.70
Rx2
0.1
2103
210.3
串联
0.1
3115
311.5

图4-23
理想低通滤波器特性如图4-23所示。
27
第三节 滤波器
三、实际滤波电路
最简单的低通和高通滤波器可由一个电阻和一个电容组成，图 4-25a和b中分别示出了RC低通和高通滤波器。
图4-25 28
第三节 滤波器
三、实际滤波电路
一阶RC滤波器在过渡带内的衰减速率非常慢，每个倍频只有6dB，如图4-27 所示。
图4-16
调制信号直流偏置不够时，如图4-16所示。
19
第二节 调制与解调
一、 幅值调制与解调
3.调幅信号的解调方法 （3） 相敏检波 相敏检波是利用二极管的单向导通作用将电路输 出极性互换。其特点是可以鉴别调制信号的极性，所以采用相敏检 波时，对调制信号不必再直流偏置。
20
第二节 调制与解调
一、 幅值调制与解调
图4-5 6
第一节 电桥
二、 交流电桥换
交流电桥的电路结构与直流电桥完全一样，如图4-6所示。
图4-6 7
第一节 电桥
二、 交流电桥换
图4-7是一种常用电容电桥。
图4-7 8
第一节 电桥
二、 交流电桥换
图4-8是一种常用的电感电桥。
图4-8 9
第一节 电桥
二、 交流电桥换
电阻交流电桥的分布电容如图4-9所示。
32
第三节 滤波器
四、带通滤波器在信号频率分析中的应用
1.多路滤波器的并联形式 多路带通滤波器并联常用于信号的频谱分析和信号中特定频率成分
的提取。为使各带通滤波器的带宽覆盖整个分析的频带，它们的中心频 率能使相邻的带宽恰好互相衔接。
带通滤波器并联的频带分配，如图4-32所示。 33
第三节 滤波器

（12-22）
在实际的电桥线路中， 上式中R2/R3的值是10n， 提供一个相 对固定的比例系数， 因此这两个电阻所在的桥臂又称为比例臂,称为 称为 “倍率”, 用M表示。 R4的值可以由零开始连续调节， 称为比较臂。 倍率” 实际上R2/R3和R4已制成相应的读数盘 测量时， 调节读数盘的转换 已制成相应的读数盘， 开关， 使得检流计为零， 此时两表盘的乘积即为被测电阻的值。
例如， 要测量500 pF左右的电容， 可选择1000 pF的 量程。 若读数盘的第一位指在0.4， 第二位指在0.078， 则被测电容为1000×0.478=478 pF， 即 被测值Cx=量程开关指示值×电桥的读数值 若损耗倍率开关放在D×0.01， 平衡旋钮的指示为 0.2 0.2， 则此电容元件的损耗D=0.01× 0.2=0.012， 即 D=0.01 0.2=0.012 被测量的损耗Dx=损耗倍率指示×损耗平衡旋钮的指示值
电 桥
在工程与科研实践中， 电阻、 电感、 电容和阻抗 的测量是经常遇到的问题。 例如， 磁电式仪表可以测 量直流电阻， 但准确度比较低， 特别是测量小于1 的电阻时， 由于接触电阻和测量导线电阻的影响使得 测量无法进行。
工程应用中需要测量的电阻范围非常广泛， 从10-6 ～ 1012 ， 无论精度还是大小， 万用表均无法达到， 而 且前面讲过的仪表不能进行电感、 电容、 阻抗等的测 量。 本节要介绍的电桥是专门用来进行电阻、 电容、 电感等电参数精确测量的电工仪表。 直流电桥用来精 确测量电阻， 交流电桥用来精确测量电感、 电容、 阻 抗等电参数。
b Rx a R4 d E
检检 计
R2 c R3
图12-20 直流单电桥原理电路图
测量时， 调节某个桥臂的电阻使得检流计的电流 为零， 即Ubd =0， 这时电桥平衡， 则 Ix=I2, I3=I4 由此可得 IxRx=I4R4 I2R2=I3R3 将上两式相比， 得被测电阻

术等领域。
工程应用：直 流电桥在工程 中也有广泛应 用，例如在电 力系统中用于 测量和保护电
路。
电子测量领域：用 于测量电阻、电容、 电感等电子元件的 参数
通信工程领域：用 于实现信号的传输、 处理和调制
电力工程领域：用 于高压、大电流电 路的测量和控制
汽车工程领域：用 于汽车电子控制系 统和发动机的参数 测量和故障诊断
定义：双臂电桥是一种测量电阻的装置，由电源、比较臂、被测电阻和标准电阻组成 工作原理：通过比较臂和被测电阻之间的电压差来测量电阻 特点：精度高、稳定性好、测量范围广 应用：在物理学、电子学等领域有着广泛的应用
定义：高精度电 桥是指测量电阻 值精确度较高的 电桥，通常采用 精密电阻和先进 的测量技术。
直流电桥的组成：由电源、电阻、开关和测量仪表等组成 直流电桥的工作原理：通过调整电源电压和电阻值，使电桥平衡，从而测 量出电阻值 直流电桥的优点：测量精度高、稳定性好、操作简便等
直流电桥的应用：在物理学、化学、工程学等领域都有广泛的应用
直流电桥测电阻的基本原理 直流电桥的平衡条件 测量误差的分析 实验注意事项
准备电源、电桥、 电阻箱、导线等 实验器材
了解电桥的基本 原理和平衡条件
确定测量范围和 精度要求
掌握正确的操作 方法和注意事项
接入方式：采用四线制连 接，保证测量精度
接入位置：选择合适的桥 臂位置，以减小误差
接入方法：采用分压或分 流方式接入桥臂
注意事项：注意接入桥臂 的极性，避免出现错误
调节电桥平衡的目的：消除误差， 提高测量精度
用并进行检查和维修
电阻、电容、电感等电子元件的测量
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Hf
A0
h(t) 2 A0 fc
fc 0
fc
f
1 fc
1 0
2 fc
1 2 fc
1t fc 上 页
理想低通滤波器的脉冲目响应录
理想低通滤波器对单位阶跃的响应
给滤波器以单位阶跃输入u(t)，滤波器的输出y(t)将是该输入 和脉冲响应函数h(t)的卷积：
y
t
ht
*
u
t
uቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ht
d
不考虑前、后皱波，
输出从零值（a点）到应有稳定值 A0
常用应力测量的布片和组桥方式:
（5）零位测量法（零位法）
设被测量等于零时，电桥处于平衡状 态，此时指示仪表G及可调电位器H指 零。
当某一桥臂随被测量变化时，电桥失 去平衡，调节电位器H，改变电阻R5触 电位置，可使电桥重新平衡，电表G指 针回零。
电位器H上的标度与桥臂电阻值的变 化成比例，故H的指示值可以直接表达 被测量的数值。这种桥路的特点是在读 数时检流计P始终指零，因此又称零位 法。
H
R1
R5
R2
G
R4
R3
U0
由于读数时电桥平衡，输出 为零，因此测量误差仅仅决 定于可调电位器标度的精确 度，而与电桥电源电压无关。
（6）直流电桥的优缺点
直流电桥的优点： • 所需高稳定度的直流电源较易获得，电桥输出是直
流，可以使用直流仪表测量； • 对从传感器至测量仪表之间的连接导线要求较低； • 电桥的平衡电路简单
因此，在某些情况下采用平衡电桥。
（3）.电桥的加减特性
• 在实际测试中，电桥已预调平衡，输出电压只与桥臂电阻变 化R有1R关2。R3若R4电阻的4个臂所产生的电阻变化用

电池盒： 1、3节9V电池（叠层电池），检流计电源，检流计开关 2、 6节#1电池，被测回路电源， B钮开关
三 电机直流电阻ห้องสมุดไป่ตู้量
测量目的
检查电机各相绕组是否有断股、断线、脱焊或匝间短路。
高压电机
高压电机基本都是星形接法，中性点没有引出（在内部焊接一起
）时测量线间直阻，应分别测量UV、VW、WU阻值。中性点有引出
比较用可调电阻的电流端钮Cn2与被测电阻的电流端钮C2用电 阻为r的粗导线连接起来。
R1、R1'、R2和R2'是桥臂电阻，其阻值均在10Ω以上。在结构 上把R1和R'1以及R2和R2'做成同轴调节电阻，以便改变R1或R2'的 同时，R1'和R2'也会随之变化，并能始终保持
测量时接上Rx调节各桥臂电阻使电桥平衡(即灵敏电流计G的指 针不偏转，桥路中无电流)时，因为此时Ig＝0，可得到被测电阻Rx 为
可见，被测电阻Rx仅决定于桥臂电阻R2和R1的比值及比较用 可调电阻Rn而与粗导线电阻r无关。比值R2/R1称为直流双臂电桥 的倍率。
电桥平衡时：被测电阻值=倍率读数×比较用可调电阻读数 因此，为了保证测量的准确性，连接Rx和Rn电流端钮的导线应
尽量选用导电性能良好且短而粗的导线。
只要能保证
，R1、R1'、R2和R2'均大于10Ω，r又
低压电机
低压电机为了能变换星形或三角形接法，各相绕组首尾均引入接 线盒，测量时应拆开连接片，分别测量U1U2、V1V2、W1W2各相 阻值。
星形接法示意
低压电机
低压电机为了能变换星形或三角形接法，各相绕组首尾均引入接 线盒，测量时应拆开连接片，分别测量U1U2、V1V2、W1W2各相 阻值。