非平衡电桥的原理和应用

非平衡电桥的原理和应用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。

【实验目的】1．了解与掌握非平衡电桥的工作原理，研究非平衡电桥的电压输出特性。

2．掌握与学习用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．初步学习非平衡电桥的设计方法，根据不同被测对象灵活选择不同的桥路形式进行测量。

【实验仪器】FQJ型非平衡直流电桥、升温加热炉与温度控制器、待测电阻。

【实验原理】1．非平衡电桥的工作原理非平衡电桥的原理图如图5.7.1所示，当调节R1、R2和R3，使桥的B、D两端电势相等，这时电桥达到平衡。

如果将平衡电桥中的待测电阻换成电阻型传感器，当外界条件(如温度、压力、形变等)改变时，传感器阻值会有相应变化，B、这时电桥处于非平衡状态。

D两端电势不再相等，假设B、D之间有一负载电阻Rg，其输出电压SAg图5.7.1 非平衡电桥Ug。

如果使R1、R2和R3保持不变，那么Rx变化时Ug也会发生变化。

根据Rx与Ug的函数关系，通过检测桥路的非平衡电压Ug，能反映出桥臂电阻Rx的微小变化，测量外界物理量的变化，这就是非平衡电桥工作的基本原理。

当桥臂电阻取不同的值时，电桥可以分为三类：（1）等臂电桥：R1?R2?R3?Rx?R（2）输出对称电桥，也称卧式电桥：R1?Rx?R，R2?R3?R?，且R?R?。

（3）电源对称电桥，也称立式电桥：R3?Rx?R，R1?R2?R?，且R?R?。

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 7.85627.7 14.34 109.930 32.5 61.36 1921.812 7.56132.2 16.55 111.625 38.4 67.11 1638.860 7.40237.1 19.09 113.575 43.3 73.45 1344.381 7.20441.6 21.32 115.290 48.1 77.41 1169.083 7.06446.3 23.71 117.131 52.8 80.93 1018.490 6.92650.9 26.07 118.952 57.6 84.71 861.982 6.75955.4 28.30 120.676 61.9 87.29 758.122 6.63160.3 30.74 122.565 66.4 89.56 668.655 6.50565.2 33.15 124.434 70.4 91.33 600.102 6.39769.3 35.29 126.096 74.3 92.95 538.264 6.28873.9 37.54 127.846 79.7 94.87 466.070 6.14479.6 40.32 130.012 84.2 96.22 416.005 6.03184.0 42.42 131.652 88.7 97.46 370.517 5.91588.9 44.80 133.512 94.7 98.82 321.166 5.77293.4 47.10 135.313 100.0 100.00 278.796 5.63098.2 49.65 137.314100.0 50.00 137.588铂电阻Y = A + B * XParameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.37861 0.17259B 0.50103 0.00257------------------------------------------------------------R SD N P------------------------------------------------------------ 0.99979 0.26477 18 <0.0001------------------------------------------------------------0.00260.00270.00280.00290.00300.00310.00320.00330.00345.56.06.57.07.58.0L n (R )1/T1/T-Ln(R)图像 1/T-Ln(R)拟合姓名：马学喆班级：F0603028学号：5060309041Linear Regression: Y = A + B * XParameter Value Error------------------------------------------------------------ A 99.06951 0.11606 B 0.38839 0.00173------------------------------------------------------------R SD N P------------------------------------------------------------ 0.99984 0.17804 18 <0.0001------------------------------------------------------------与上面计算结果相同热敏电阻20304050607080901001104550556065707580859095100105U /m VT/℃5.56.06.57.07.58.0L n (R )1/TLinear Regressio:Y = A + B * XParameter Value Error------------------------------------------------------------A -3.11306 0.04377B 3265.33378 14.6359------------------------------------------------------------R SD N P------------------------------------------------------------0.99986 0.01153 16 <0.0001------------------------------------------------------------对于热敏电阻，有两边取对数，得则由热敏电阻lnR~1/T图像可知思考与讨论误差分析数据记录与处理上：1.由于公式里面有个电压不在测量数据内，因此，作的泰勒展开，发现展开到第三项时误差在要求范围内，故消去，在展开得到的系数，与标准吻合比较精确。

非平衡电桥的研究与应用
非平衡电桥（Unbalanced Bridge）是一种电桥测量的方法，在电阻、电容、电感等参数测量中应用广泛。

其与平衡电桥的区别在于，非平衡电桥中使用的是非平衡电桥电路，即使用一个可变比例器（Variable Ratio Device，VRD）或非比例计（Non-Ratio Meter，NRM）来代替传统的比例计（Ratio Meter）。

非平衡电桥虽然测量精度略低于平衡电桥，但由于其设计较为简单，因此常用于对简单电路中的参数进行测量。

以下是非平衡电桥的应用情况：
1. 电阻测量：非平衡电桥可用于对不同电阻值的电阻进行测量，常见的应用场景包括电阻实验和电子元器件测试等。

2. 电容测量：非平衡电桥可用于对不同电容值的电容器进行测量，主要应用于电子设备的制造和维修等领域。

3. 电感测量：非平衡电桥可用于对不同电感值的电感元件进行测量，常见于电路中的感性元件的测量和验证。

总之，非平衡电桥作为一种简单实用的电桥测量方式，在电阻、电容、电感等领域具有广泛的应用。

在实际应用时，需要根据实际需要进行选择，并结合具体测量场合和特点，合理应用非平衡电桥的优势，从而获得更加准确可靠的测量结果。

非平衡电桥的原理和应用实验非平衡电桥是一种利用电桥的非平衡状态来测量物理量的方法。

通常，电桥是由电阻、电容和电感元件组成的一种电路，用于测量物理量，如电阻、电容和电感。

在平衡状态下，电桥的两个相对端的电压相等，而在非平衡状态下，电桥的两个相对端的电压不相等。

非平衡电桥实验利用了这个原理，通过测量非平衡状态下的电压差来计算物理量的值。

1.搭建电桥电路：根据所测量的物理量的特性选择合适的电桥电路。

通常，电桥电路由一个待测量的电阻（物理量）和其他已知的电阻、电容或电感元件组成。

电桥的两个相对端分别连接到一个电源和一个测量仪器上。

2.调节电桥：调节已知元件的值，使电桥处于平衡状态。

平衡状态下，电桥的两个相对端的电压相等。

3.测量电压差：断开平衡状态，通过改变电源的电压或改变待测量物理量的值，使电桥处于非平衡状态。

此时，电桥的两个相对端的电压不相等。

4.计算物理量：根据非平衡状态下的电压差，使用相关的公式或表格计算出待测量物理量的值。

1.电阻测量：通过将待测电阻与已知电阻串联或并联，使用非平衡电桥实验可以测量待测电阻的值。

2.电容测量：通过将待测电容与已知电容串联或并联，使用非平衡电桥实验可以测量待测电容的值。

3.电感测量：通过将待测电感与已知电感串联或并联，使用非平衡电桥实验可以测量待测电感的值。

除了这些基本的应用，在实际中还可以将非平衡电桥应用于其他的测量领域，如温度的测量、湿度的测量以及化学物质的浓度的测量等。

在这些应用中，根据待测量的特性，可以选择合适的电桥电路进行测量。

总结起来，非平衡电桥利用了电桥的非平衡状态来测量物理量的方法，在多个领域都有广泛的应用。

通过搭建电桥电路、调节电桥、测量电压差和计算物理量的值，可以实现对电阻、电容和电感等物理量的测量。

同时，非平衡电桥也可以应用于其他领域的测量，如温度、湿度和化学物质浓度等。

非平衡直流电桥的原理和应用
非平衡直流电桥的原理是基于基尔霍夫第二定律，即在一个闭合回路内，电流的代数和为零。

电桥由四个电阻和一个未知元件构成，其中两个
电阻称为已知电阻，另两个电阻称为未知电阻。

电桥中通入一个已知电流，通过调节未知电阻或改变已知电阻的值，使电流从未知电阻的两个端点中
分流，使得电桥中的电流为零。

根据基尔霍夫第二定律，在电桥中的电流
为零时，可以通过测量电桥两侧的电压差来计算未知元件的参数。

1.电阻测量：通过非平衡电桥可以测量未知电阻的值。

在电桥平衡时，可以通过已知电阻与未知电阻的比例关系计算出未知电阻的值。

2.电容测量：非平衡电桥可以用于测量未知电容的值。

在电桥平衡时，通过改变电容器电极间的距离或改变电容量，可以测量未知电容的值。

3.电感测量：非平衡电桥可以用于测量未知电感的值。

在电桥平衡时，通过改变电感器中的铁心长度或改变电感器中的线圈匝数，可以测量未知
电感的值。

4.温度测量：非平衡电桥可以用于测量温度。

通过将温度传感器作为
未知元件接入电桥中，当电桥平衡时，可以测得温度的值。

5.湿度测量：非平衡电桥可以用于测量湿度。

通过将湿度传感器作为
未知元件接入电桥中，当电桥平衡时，可以测得湿度的值。

6.线性变换器：非平衡电桥还可以用于进行线性变换。

通过在电桥中
引入变压器并调节其参数，可以实现信号的线性放大或压缩。

总之，非平衡直流电桥是一种常用的测量电阻、电容、电感等参数的仪器。

它具有精度高、灵敏度好、稳定性强等优点，适用于各种工程领域的测量和控制应用。

非平衡电桥的输出特性研究非平衡电桥是一种常用的测量电路，其输出特性是研究其性能的关键因素之一。

下面将对非平衡电桥的输出特性进行详细的研究和分析。

一、非平衡电桥的工作原理非平衡电桥通常由四个电阻组成，其中两个电阻为可调电阻，另外两个为固定电阻。

在电桥平衡时，两个可调电阻的阻值相等，且与固定电阻构成对称结构。

当电桥输入一个小的信号电压时，输出电压与输入电压之间的关系取决于各个电阻的阻值和桥臂的配置。

二、非平衡电桥的输出特性1.输出电压与输入电压的关系非平衡电桥的输出电压与输入电压之间的关系可以用以下的公式表示：Vout = (R3/R2) * Vin - (R4/R1) * Vin。

其中，Vin为输入电压，Vout为输出电压，R1、R2、R3和R4分别为四个电阻的阻值。

当R3/R2和R4/R1相等时，电桥达到平衡状态，输出电压为零。

当R3/R2和R4/R1不相等时，电桥处于非平衡状态，输出电压不为零。

2.输出电阻与输入电阻的关系非平衡电桥的输出电阻与输入电阻之间的关系可以用以下的公式表示：Rout = R1/[(1+(R3/R2))+(R4/R1)] * R2。

其中，Rout为输出电阻，Rin为输入电阻，R1、R2、R3和R4分别为四个电阻的阻值。

当电桥平衡时，输出电阻与输入电阻相等。

当电桥不平衡时，输出电阻将发生变化，其大小取决于各个电阻的阻值和桥臂的配置。

三、非平衡电桥的应用非平衡电桥在测量电路中有着广泛的应用，例如用于测量温度、压力、位移等物理量。

其优点在于具有较高的灵敏度和精度，同时具有较小的输出阻抗，易于与后续电路连接。

在实际应用中，需要注意对电桥的配置和调节进行优化，以保证测量结果的准确性和稳定性。

四、结论本文对非平衡电桥的输出特性进行了详细的研究和分析。

通过对其工作原理、输出电压与输入电压的关系以及输出电阻与输入电阻的关系进行探讨，可以发现非平衡电桥在测量电路中具有广泛的应用前景。

然而，需要注意在实际应用中可能出现的噪声和非线性失真等问题。

非平衡电桥的原理与应用1. 引言电桥是一种常见的测量电路，用于测量电阻、电容、电感等电物理量。

平衡电桥是最为常见的一种电桥，其原理简单，测量精度高。

然而，在某些特定情况下，平衡电桥并不能满足需求，此时就需要使用非平衡电桥进行测量。

本文将介绍非平衡电桥的原理和应用。

2. 非平衡电桥的原理非平衡电桥采用的原理与平衡电桥有所不同，它通过测量电桥中出现的非平衡态来得到所需测量值。

非平衡电桥通常由一个电源、四个电阻组成，通过改变其中一个电阻的值来实现非平衡态。

当电桥达到非平衡态时，电流开始流过“非平衡分支”，通过测量这个分支上的电流或电压，可以计算出所需测量的电物理量。

3. 非平衡电桥的应用非平衡电桥的应用非常广泛，以下列举几个常见的应用场景：3.1 温度测量非平衡电桥常用于测量温度。

例如，我们可以将一个热敏电阻（如热电偶）放入电桥中，通过改变电桥中的其他电阻的值来实现非平衡态。

根据非平衡态下测量到的电流或电压，可以得到与温度相关的物理量，从而实现温度测量。

3.2 气体浓度测量非平衡电桥还可以用于测量气体的浓度。

例如，我们可以将一个气体传感器（如氧气传感器）放入电桥中，通过改变电桥中的其他电阻的值来实现非平衡态。

根据非平衡态下测量到的电流或电压，可以得到与气体浓度相关的物理量，从而实现气体浓度测量。

3.3 液位测量非平衡电桥还可以用于测量液体的液位。

例如，我们可以将一个液位传感器放入电桥中，通过改变电桥中的其他电阻的值来实现非平衡态。

根据非平衡态下测量到的电流或电压，可以得到与液体液位相关的物理量，从而实现液位测量。

3.4 压力测量非平衡电桥还可以用于测量压力。

例如，我们可以将一个应变片放入电桥中，通过改变电桥中的其他电阻的值来实现非平衡态。

根据非平衡态下测量到的电流或电压，可以得到与压力相关的物理量，从而实现压力测量。

4. 总结非平衡电桥是一种常用的测量电路，通过测量电桥中的非平衡态来得到所需测量值。

非平衡电桥具有广泛的应用，包括温度测量、气体浓度测量、液位测量、压力测量等。

非平衡电桥的原理及应用1. 引言非平衡电桥是测量电阻、电容、电感等物理量常用的电路结构之一。

其原理基于电桥平衡时电桥两组电路的相等条件，通过测量电桥不平衡时的电压差来推断被测量物理量的值。

2. 原理非平衡电桥是由电阻、电容、电感、传感器等元件组成的电路。

其基本原理是基于电桥平衡条件。

在平衡状态下，电桥两组支路的电势差为零，即两组支路电流和电阻成反比例关系。

3. 常见的非平衡电桥类型3.1 电阻测量电桥电阻测量电桥常用于测量电阻值或电阻率。

根据被测电阻的范围和准确性要求，可以选择不同的电桥精度和灵敏度。

3.2 电容测量电桥电容测量电桥常用于测量电容值或电介质的介电常数。

其原理是通过改变电桥的电容值，使桥不平衡，进而测量电压差来推断电容值。

3.3 电感测量电桥电感测量电桥常用于测量电感值或电感器的品质因数。

原理是通过改变电桥的电感值，使其不平衡，从而测量电压差来推断电感值。

3.4 传感器电桥传感器电桥是一种特殊类型的非平衡电桥，用于将传感器产生的信号转化为电压差。

常见的应用包括温度传感器、光敏传感器和压力传感器等。

4. 应用领域非平衡电桥具有广泛的应用领域，以下列举了其中几个常见领域及其应用例子：### 4.1 工业自动化 - 温度测量：利用电桥测量温度传感器的电阻或电容变化，从而实现对温度的测量和控制。

- 压力测量：通过测量传感器产生的电阻或电容变化，实现对压力的测量和控制。

4.2 医学设备•心电图测量：利用电桥测量心电图信号的电容或电阻变化，从而实现对心脏功能的分析和监测。

•血压测量：通过测量传感器产生的变化电容或电阻，实现对血压的测量和监测。

4.3 环境监测•气体检测：使用电桥测量气体传感器的电阻或电容变化，实现对环境中有害气体浓度的检测和报警。

•湿度测量：通过测量传感器产生的电容或电阻变化，实现对湿度的测量和控制。

5. 总结非平衡电桥是一种重要的测量电路结构，其基本原理是基于电桥平衡条件。

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1I 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,,BT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。

非平衡电桥的原理和设计应用1. 引言非平衡电桥是一种经典的电路设计，它在测量和检测电阻、电容和电感等物理量中起到重要的作用。

本文将介绍非平衡电桥的基本原理、常见的设计应用，并使用Markdown格式进行编写。

2. 非平衡电桥的基本原理非平衡电桥是一种基于电路均衡原理的测量电路，它由四个电阻或电容或电感的分支组成，分别为R1、R2、R3和R4。

电桥的两个对角线通过一个反馈测量仪器连接。

当电桥平衡时，对角线间的电势差为零，反馈测量仪器不产生输出信号。

当电桥不平衡时，对角线间的电势差不为零，反馈测量仪器产生输出信号。

3. 非平衡电桥的设计应用3.1. 温度传感器非平衡电桥可以用作温度传感器，其中一个电阻是感温元件，如热敏电阻或热电偶。

通过测量电桥的不平衡情况，可以推算出温度的变化。

这种设计应用在工业自动化、家电等领域广泛应用。

3.2. 液位测量非平衡电桥可以用于液位测量，其中一个电阻是测量液位的传感器。

通过测量电桥的不平衡情况，可以推算出液位的高度变化。

这种设计应用在化工、仓储等领域中。

3.3. 压力传感器非平衡电桥可以用作压力传感器，其中一个电阻是压力传感器。

通过测量电桥的不平衡情况，可以推算出压力的变化。

这种设计应用在航空航天、汽车制造等领域广泛应用。

3.4. 振动传感器非平衡电桥可以用作振动传感器，其中一个电阻是振动传感器。

通过测量电桥的不平衡情况，可以推算出振动的变化。

这种设计应用在结构工程、船舶制造等领域广泛应用。

4. 非平衡电桥的优缺点4.1. 优点•精度高：非平衡电桥在测量精度上有较高的准确性，可以满足许多实际应用的要求。

•灵敏度高：非平衡电桥对被测量物理量的变化较为敏感，能够检测到微小的变化。

•易于设计和调整：非平衡电桥的设计和调整相对简单，可以根据具体的应用需求进行灵活设计。

4.2. 缺点•受环境干扰影响较大：非平衡电桥对环境中的电磁干扰、温度变化等较为敏感，需要在设计和使用过程中注意减少干扰。