母线检测原理(平衡电桥和非平衡电桥原理)

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?。

平衡电桥原理图1 平衡电桥电路原理图电阻变量的测量电桥,结构简单,具有灵敏度高,测量范围宽,线形度好,精度高和容易实现温度补偿等优点,因此能很好地满足应变测量的要求,是目前最多最广泛的一种测量电路;上图所示为一直流供电的平衡电桥;A,B,C,D 为电桥顶点,它的四个桥臂由R1、R2、R3、R4的四个电阻组成其中任一个电阻可以是应变片,即热敏电阻,AC 两端为输入口接直流电源,BD 两端为电桥输出;当电桥输出端BD 接到一个无穷大负载电阻实际上只要大到一定数值即可上时,可以认为输出端开路,这时直流电桥称为电压桥;从ABC 半个桥看,流经R1的电流R1两端压降：R3两端压降： AC 112U I R R =+1AB 11AC 12R U I R U R R ==+3AD AC 34R U U R R =+电桥输出电压：由上式可知,当R1R4=R2R3时,则电桥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ΔR 1、ΔR 2、ΔR 3、ΔR 4则电桥的输出电压为：精确公式若将平衡条件R1R4=R2R3代入上式,并考虑ΔR 1 < R1略去高阶微量,则电桥的输出电压为：近似公式在这个平衡电桥中由热敏电阻作为我们温度设计信号的来源,当它受到不同温度时会经过整个平衡电桥来使输出电压发生变化;实现温度的检测与电压转换; 14230AB AD AC 1234R R R R U =U U U (R R )(R R )--=++114422330AC11223344(R R )(R R )(R R )(R R )U U (R R R R )(R R R R )+∆+∆-+∆+∆=+∆++∆+∆++∆3121240AC 2121234R R R R R R U U ()(R R )R R R R ∆∆∆∆=--++。

电桥平衡原理
电桥平衡原理是电学中的一个重要概念，它是指在电桥电路中，通过调节电阻
或电容的数值，使得电桥两端的电压为零的状态。

这个原理在实际应用中有着广泛的用途，例如在电阻测量、传感器测量、无损检测等领域都有着重要的作用。

首先，我们来看一下电桥平衡原理的基本原理。

在一个简单的电桥电路中，有
四个电阻分别为R1、R2、R3、R4，它们构成一个平衡电桥。

当电桥两端的电压为零时，可以得到以下的关系式：
R1/R2 = R3/R4。

这个关系式就是电桥平衡条件。

根据这个条件，我们可以通过调节R3或R4
的数值，来实现电桥的平衡状态。

通过测量调节后的电阻数值，我们可以得到待测电阻的数值，这就是电桥在电阻测量中的应用。

除了在电阻测量中的应用，电桥平衡原理在传感器测量中也有着广泛的应用。

例如在温度传感器中，通过调节电桥电路中的电阻或电容，可以实现对温度的精确测量。

这种方法在工业自动化控制中有着重要的应用，可以实现对温度、压力、流量等参数的精确测量和控制。

此外，电桥平衡原理还在无损检测中有着重要的应用。

例如在涡流无损检测中，通过调节电桥电路中的电感或电阻，可以实现对材料缺陷的检测。

这种方法在航空航天、汽车制造、金属材料加工等领域有着广泛的应用，可以实现对材料内部缺陷的精确检测。

总的来说，电桥平衡原理是电学中一个重要的概念，它在电阻测量、传感器测量、无损检测等领域有着广泛的应用。

通过调节电桥电路中的电阻或电容，可以实现对待测参数的精确测量和控制，具有着重要的实际意义。

希望通过本文的介绍，可以对电桥平衡原理有一个更加深入的了解。

非平衡直流电桥的原理和应用【背景知识】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）；非平衡电桥则是通过测量电桥输出（电压、电流、功率等）并进行运算处理，得到待测电阻值。

直流电桥还可用于测量引起电阻变化的其它物理量，如温度、压力、形变等，在检测技术、传感器技术中的应用非常广泛。

平衡电桥只能用于测量具有相对稳定状态的物理量，而在实际工程和科学实验中，很多物理量是连续变化的，只能采用非平衡电桥才能测量。

【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（惠斯通电桥）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。

【实验原理】1.平衡电桥单臂直流电桥是平衡电桥，又称惠斯通电桥，其电路见图4.4.1。

其中1R 、2R 、3R 、4R 构成一电桥，A 、C 两端加一恒定桥压S U ，B 、D 之间有一检流计PA ，当电桥平衡时，B 、D 两点为等电位，PA 中无电流流过，此时有AB AD U U =，41I I =，32I I =，于是有3421R R R R = （4.4.1） 如果R 4为待测电阻R X ，R 3为标准比较电阻，则有1332X R R R K R R =⋅=⋅ （4.4.2） 图4.4.1 惠斯通电桥其中21/R R K =，称其为比率（一般惠斯登电桥的K 有001.0、01.0、1.0、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3R ，使电桥平衡，检流计为0，就可以根据（4.4.2）式得到待测电阻X R 之值。

电桥测试原理
电桥测试原理是一种测量电阻的方法，通过使用电桥电路来确定未知电阻的数值。

其基本原理是基于电桥平衡条件，即在电桥平衡时，电路中的电流为零。

电桥电路由四个分支组成，分别是两个相等的已知电阻和一个未知电阻串联在两个不同电位的电源上。

此外，电桥电路中还有一个可变的第四分支，通常是一个变阻器。

当电桥平衡时，可以通过调节第四分支电阻的值，使电桥电路中的电流为零。

根据欧姆定律，电阻与电流成正比，因此可以通过测量第四分支电阻的数值来推断未知电阻的数值。

具体操作时，首先调节第四分支电阻为一个估计值，然后使用电流表测量电桥电路中的电流。

如果电流不为零，则根据电流的方向和大小来调节第四分支的电阻，直到电流为零为止。

此时，调节过的第四分支电阻值就是与未知电阻相等的值。

电桥测试原理的优点是精度高，可以用于测量很小的电阻值。

然而，对于较大的电阻值，可能需要较大的电流来使电桥平衡，这可能会导致电桥电路的破坏或测量误差的增加。

因此，在应用电桥测试原理时需要注意电流的大小和电源的选择。

非平衡直流电桥的原理和应用【背景知识】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）；非平衡电桥则是通过测量电桥输出（电压、电流、功率等）并进行运算处理，得到待测电阻值。

直流电桥还可用于测量引起电阻变化的其它物理量，如温度、压力、形变等，在检测技术、传感器技术中的应用非常广泛。

平衡电桥只能用于测量具有相对稳定状态的物理量，而在实际工程和科学实验中，很多物理量是连续变化的，只能采用非平衡电桥才能测量。

【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（惠斯通电桥）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。

【实验原理】1.平衡电桥单臂直流电桥是平衡电桥，又称惠斯通电桥，其电路见图4.4.1。

其中、、、 构成一电桥，、两端加一恒定桥压，、之间有一检流计PA ，当电桥平衡时，、两点为等电位，PA 中无电流流过，此时有AB AD U U =，41I I =，32I I =，于是有 3421R R R R = （4.4.1）如果R 4为待测电阻R X ，R 3为标准比较电阻，则有1332X R R R K R R =⋅=⋅ （4.4.2）图4.4.1 惠斯通电桥其中21/R R K =，称其为比率（一般惠斯登电桥的有001.0、01.0、、、、100、1000等。

本电桥的比率可以任选）。

根据待测电阻大小，选择后，只要调节，使电桥平衡，检流计为，就可以根据（4.4.2）式得到待测电阻之值。

2.非平衡电桥非平衡电桥原理如图4.4.2所示：、 之间为一负载电阻，只要测量电桥输出 、，就可得到值。

电 桥按激励电压分:供桥电源电压是直流电压时，称直流电桥；供桥电源电压为交流电压时，称交流电桥。

按工作方式分: 电桥的工作方式有偏差工作方式和调零工作方式。

一、直流电桥1．平衡电桥输出电压为：U 0=U BA -U DA=I 1R 1-I 2R 4=S S U R R R U R R R 434211+-+=S U R R R R R R R R ))((43214231++-由上式可见：若R 1R 3=R 2R 4，则输出电压必为零，此时电桥处于平衡状态，称为平衡电桥。

平衡电桥的平衡条件为： R 1R 3=R 2R 42．非平衡电桥（1）单臂工作电桥这里以桥臂电阻R 1作为工作臂，如图4-1。

设R 2=R 3=R 4=R 0，R 1=R 0+ΔR ，其中R 0为一常数，则输出电压为S O U R R R R R R R R U ))((43214231++-=若电桥用于微电阻变化测量，有ΔR 远小于R 0，则（2）双臂工作电桥两个邻边桥臂有相同的微电阻变化，如电阻R 1有变化R 0+ΔR ，R 2有变化R 0-ΔR 0，可导出公式（3）四臂工作电桥四个桥臂均有相同的微电阻变化，且电阻变化以差动方式增大或减小，满足以下关系：R 1=R 2=R 3=R 4=R 0ΔR 1=ΔR 2=ΔR 3=ΔR 4=ΔR其输出电压为3．讨论（1）电桥的灵敏度SO U R RU 04∆≈SO U R RU 02∆=SO U R RU 0∆=图4-1直流电桥SU RR R∆+∆=240在电桥电路中灵敏度定义为它将ΔR/R 0作为输入，而不是仅把ΔR 当作输入。

由此可以求得上述各种电桥的灵敏度分别为S 1=1/4U O ；S 2=1/2U O ；S 4=U O 。

（2）非线性误差在推导上述公式的过程中，单测量臂的电桥由于在分母上有2ΔR 项，使输出电压的变化与电阻的变化具有非线性误差，在精密测量中要考虑这个非线性误差的影响。

电桥的工作原理电桥是一种常用的电子元件，它可以用来测量电阻或检测电路中的故障。

电桥的工作原理基于电流和电压的关系，通过调节电桥的各个参数来实现测量或检测的目的。

电桥由四个电阻组成，分别为R1、R2、R3和R4。

其中R1和R2相连，R3和R4相连，而R2和R3之间的连接点连接到电源。

我们可以将电桥的四个电阻组成一个平行四边形，其中两条对角线的交点为电流的输入点，另外两个交点为电流的输出点。

当电流通过电桥时，它会在电阻上产生电压。

根据欧姆定律，电流通过电阻的大小与电压成正比，即I=V/R。

因此，在电桥的两个对角线上，会产生不同大小的电压。

电桥的目的是通过测量电压的差异来推断电阻的大小。

当电桥平衡时，即R1/R2=R3/R4，电桥的四个电阻之间的电压差为零，此时电流在电桥上呈现为平衡状态。

当电桥不平衡时，即R1/R2≠R3/R4，电桥的四个电阻之间的电压差不为零。

这时，我们可以通过调节电桥的某个参数，例如改变R2或R3的大小，使电桥再次达到平衡状态。

通过测量调节参数的大小，我们可以推断出待测量电阻的大小。

电桥的工作原理可以通过一个简单的例子来说明。

假设我们想要测量一个未知电阻Rx的大小。

我们可以将Rx连接到电桥的一个角，而其他三个角分别连接已知电阻R1、R2和R3。

通过调节R2和R3的大小，使电桥达到平衡状态，即电桥四个角上的电压差为零。

在达到平衡状态时，我们可以通过测量调节电阻的大小来推断Rx的大小。

假设我们需要增大R3的大小才能使电桥平衡，那么可以推断Rx>R1。

反之，如果我们需要减小R3的大小才能使电桥平衡，那么可以推断Rx<R1。

电桥的工作原理不仅可以用于测量电阻，还可以用于检测电路中的故障。

当电路中出现故障时，例如电阻变化或电路断开，会导致电桥不平衡。

通过检测电桥的不平衡情况，我们可以确定故障出现的位置或原因，从而进行修复或排除故障。

电桥是一种基于电流和电压关系的电子元件，通过测量电压的差异来推断电阻的大小或检测电路中的故障。