单臂电桥的工作原理(详细)
- 格式:doc
- 大小:565.50 KB
- 文档页数:6
直流单臂电桥的原理与使用摘要:直流电桥是能够精确测得电阻阻值的测量仪表,其应用较为广泛。
本文即对直流单臂电桥的原理与测量过程进行了详细的介绍,同时对其使用的相关注意事项进行了总结说明,以供参考。
关键词:直流单臂电桥原理测量过程使用注意Abstract: DC bridge is able to measure resistance value, which is widely applied. This article is to introduce in details the arm principle and dc electric bridge measurement process, at the same time, sum up the use of the relevant matters attention when using for reference.Keywords: dc electric bridge, principle, arm measurement process, using note 前言:电阻元件是直流电路中最重要的元件之一,有关电阻值的测量方法也多种多样。
通常最普遍的方法是直接采用万用表来测量,只不过测量的结果误差较大;实验室里往往采用伏安法来测量,步骤比较烦琐;要想精确的测量电阻阻值,直流电桥是最佳的测量仪表。
直流电桥按其功能可分为直流单臂电桥和直流双臂电桥,其中直流单臂电桥主要适合精确测量1Ω以上的电阻,所以使用比较广泛。
1.直流单臂电桥的原理与测量过程直流单臂电桥又称惠斯登电桥,其原理电路如图2-1所示。
图中被测电阻Rx和R1、R2、R3三个已知电阻连接成四边形,四个电阻的连接点a、b、c、d称为电桥的顶点;由这四个电阻组成的支路ac、cd、ab、bd称为桥臂。
在电桥的两个顶点a、d之间(一般称为电桥输入端)接一个直流电源,而在电桥的另外两个顶点c、b之间(一般称为电桥输出端)接一个指零仪(检流计)。
单臂电桥的工作原理
单臂电桥是一种测量电阻变化的电路。
它由四个电阻组成,形成了一个平衡电桥。
工作原理如下:
1. 单臂电桥由四个电阻元件组成,其中一个电阻元件是可变的。
2. 当平衡状态下,电桥两个对角线上的电位差为零。
即,
R1 / Rx = R2 / R3
其中,R1、R2、R3分别是固定电阻元件的阻值,Rx是可变
电阻元件的阻值。
3. 当可变电阻的值发生变化时,平衡条件被破坏。
此时,电桥的两个对角线上会有电位差产生。
4. 可以通过测量电桥两个对角线的电位差,来间接测量可变电阻的阻值变化。
5. 当电位差为零时,可断定可变电阻的阻值与固定电阻元件的阻值之比满足平衡条件,从而确定可变电阻的准确阻值。
单臂电桥常用于测量和控制环境中的物理量,如温度、压力或流量等。
其工作原理基于测量电桥的平衡条件,通过对可变电阻进行调整,使电桥平衡并测量相关物理量的变化。
单臂电桥与双臂电桥的主要区别
1、工作原理:单桥内部只有一个桥臂回路,双桥有两个桥臂回路,分别为测量电阻值和消除引线电阻影响的作用。
2、适用条件:单桥一般用于测量10欧以上的电阻,双桥一般测量10欧及其以下的电阻。
关于“单臂电桥与双臂电桥的主要区别”的详细说明。
1.单臂电桥与双臂电桥的主要区别
1、工作原理:单桥内部只有一个桥臂回路,双桥有两个桥臂回路,分别为测量电阻值和消除引线电阻影响的作用。
2、适用条件:单桥一般用于测量10欧以上的电阻,双桥一般测量10欧及其以下的电阻。
3、测量端:单桥有两个测量端,双桥有四个测量端。
且灵敏度单桥比双桥灵敏。
4、适用测量电源:单桥一般测量电压在3v以上;双桥一般测量电压1.5v以下。
5、电路结构:单桥测量桥臂一般为独立结构,不需要标准电阻;双桥的内臂和外臂为联动调节,且阻值保持同步,需加标准电阻,连接线需粗导线,结构比单桥复杂。
单臂电桥测量电阻单臂电桥测电阻是比较法,在平衡条件下将待测电阻和标准电阻进行比较。
实验目的1.掌握惠斯通电桥测量电阻的原理和方法 2.了解电桥灵敏度概念及其对测量结果的影响 3.掌握成品电桥测量电阻 实验重点1.电桥测电阻的原理当检流计中电流0=G I 时,有⎩⎨⎧==DBCB ADAC V V V V⎩⎨⎧==S2X 12211R I R I R I R I ,得S 21X R R RR = 只需要准确知道三个电阻R 1,R 2, R s 的阻值,就可以求出R X 大小。
其中R 1,R 2是比例臂,电阻已知;R s 是比较臂,这种方法避免了由于电源电压波动带来的影响 2.电桥灵敏度若发现电桥的电源,检流计不符合要求,也就是不够“灵敏”,这时候就要引入电桥灵敏度的概念来估算测量的不确定度。
电桥灵敏度:ss x x R R d R R d S ∆∆=∆∆=电桥灵敏度带来不确定度S ∆估算:SR d R R R s X21S =∆∆⨯=∆ 3.成品电桥的使用实验所使用的QJ19型直流单双臂电桥是满足国家标准的成品电桥。
在使用时按照其使用规范进行测量和计算不确定度。
待测电阻的不确定度()⎪⎭⎫⎝⎛+±==X N lim X 10100R R C E R U 其中N R 基准值,为给量程内的(最大的10的整数幂)阻值 4.检流计的选择以测量盘最小一档“01.0⨯”调整时候检流计指针由偏转为宜。
5.电桥使用过程测量三个电阻,分别是几百、几千、几万。
接线 把待测电阻接好按照教材图3.9.2 连接,检流计使用前要先“调零”,开关电键要先“粗”后“细”。
根据测量情况选择合适的检流计灵敏度。
实验方式由于实验相对比较简单,实验仪器单一,所以此实验采用不讲仪器,只简单介绍一些电桥原理。
剩下部分由学生自己独立完成。
按照教材说明,选取适当的桥臂电阻、灵敏度。
测量3个电阻。
Ω=2401R 测量范围 237.5~242.5 Ω=56002R 测量范围 5545~5655 Ω=240003R 测量范围 237500~24250误差范围给定内正确 结果表示()R U R R ±=测1测量正确C ,计算正确,不确定度正确为B,思考题正确为A有效数字,单位、结果表述视正确情况而定。
单臂电桥测量中值电阻实验报告一、实验目的本实验旨在通过单臂电桥测量中值电阻,掌握单臂电桥的基本原理和操作方法,熟悉测量中值电阻的技巧。
二、实验原理1. 单臂电桥的基本原理单臂电桥是一种简单而常用的电桥,在测量中值电阻时尤为方便。
其基本原理是利用一个稳流源和一个可调节的标准电阻串联,通过调节标准电阻达到平衡状态,再用待测电阻代替标准电阻进行测量。
2. 测量中值电阻的技巧在测量中值电阻时,需要注意以下几点:(1)选取合适的稳流源和标准电阻;(2)调节标准电阻,使其与待测电阻相等;(3)保证稳流源输出稳定,并避免温度变化对测量结果产生影响;(4)使用万用表或其他合适的仪器进行精确测量。
三、实验步骤及操作方法1. 准备工作(1)将单臂电桥接线板连接至直流稳压源;(2)将待测元件接入单臂电桥中;(3)接入万用表或其他合适的仪器。
2. 调节标准电阻(1)将标准电阻接入单臂电桥中;(2)调节标准电阻,使其与待测电阻相等;(3)保持稳流源输出稳定,并避免温度变化对测量结果产生影响。
3. 测量待测电阻(1)将标准电阻替换为待测电阻;(2)调节标准电阻,使其与待测电阻相等;(3)使用万用表或其他合适的仪器进行精确测量。
四、实验结果及分析在本次实验中,我们选取了一个500欧姆的标准电阻和一个未知值的待测电阻进行测试。
经过多次调节和测量,最终得到了如下结果:标准电阻值:500欧姆待测电阻值:498.6欧姆通过计算可知,误差为0.28%,符合实验要求。
同时,在实验过程中我们还发现,在调节标准电阻时需反复微调才能达到平衡状态,这需要耐心和细心操作。
五、实验总结本次实验通过单臂电桥测量中值电阻,我们深入了解了单臂电桥的基本原理和操作方法,掌握了测量中值电阻的技巧。
同时,在实验过程中我们也发现了一些需要注意的问题,比如稳流源输出稳定性和温度变化对测量结果的影响等。
通过本次实验,我们不仅提高了实验操作能力,还加深了对电学理论知识的理解。
单臂电桥的原理和方法
单臂电桥的原理和方法可以从以下几个方面阐述:
一、单臂电桥的工作原理
单臂电桥是一种利用电桥平衡原理来测量电阻的电路装置。
它只有一个电阻测量分路,包括待测电阻Rx和一个可变电阻R。
当桥路电流I经过Rx和R时,如果RX = R,则电桥两臂上的电压降相等,电桥平衡,两台ALM表示U1-U2=0,此时可以测定出Rx的值。
二、单臂电桥的连接方法
1. 电源的正极接到R的一端,负极接到Rx的一端,形成环路。
2. R的另一端接至U1表的正极,Rx的另一端接至U2表的正极。
3. U1表的负极接至U2的负极,然后连接到电源负极,形成测量回路。
4. 调节R,当U1-U2=0时,Rx=R。
三、单臂电桥平衡条件的推导
假设电源电压为E,根据基尔霍夫定律,我们有: I*R = U1, I*Rx = U2
当电桥平衡时,U1=U2
则:I*R = I*Rx
因为此时电流I相同,所以:R = Rx
这就是单臂电桥平衡的理论条件。
四、单臂电桥的使用注意事项
1. 调节R时要缓慢细致,以得到精确平衡。
2. 保证Rx两端连接可靠,避免接触电阻影响。
3. 电源电压要稳定,避免浮动影响平衡点。
4. U表精度越高,测量结果越准确。
总之,单臂电桥利用简单的理论与电路,就可以准确测量未知电阻,是一种非常实用的电桥测量方法。
单臂电桥的工作原理(1) 单臂电桥的结构及原理直流单臂电桥又称惠斯登电桥,其原理电路如图1(a )所示。
图中被测电阻R x 和R 2、R 3、R 4三个已知电阻连接成四边形。
四个电阻的连接点a 、b 、c 、d 称为电桥的顶点;由这四个电阻组成的支路ac 、cb 、ad 、bd 称为桥臂。
在电桥的两个顶点a 、b 之间(一般称为电桥输入端)接一个直流电源,而在电桥的另外两个顶点c 、d 之间(一般称为电桥输出端)接一个指零仪(检流计)。
当电桥电源接通之后,调节桥臂电阻R 2、R 3和R 4,使c 、d两个顶点的电位相等,即指零仪两端没有电位差,其电流I g =0,这种状态称为电桥平衡。
当电桥平衡时,有Rx=R 2*R 4 / R 3上式中,R 2 /R 3称为电桥的比率臂,电阻R 4称为比较臂。
当电桥平衡时,可以由R 2、R 3和R 4的电阻值求得被测电阻R x 。
为读数方便,制造时,使R 2 /R 3的值为十进制倍数的比率,如0.1、1.0、10、100。
等。
这样,R x 便为已知量R 4的十进制倍数,便于读取被测量。
用电桥测电阻实际上是将被测电阻与已知标准电阻进行比较来确定被测电阻值,只要比率臂电阻和比较臂电阻R 2、R 3和R 4足够精确,R x 的测量准确度也就比较高。
直流单臂电桥的准确度分为0. 01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0共8个等级。
由于上式是根据I g =0得出的结论,所以指零仪必须采用高灵敏度的检流计,以确保电桥的平衡条件,从而保证电桥的测量精度。
(2) QJ23型单臂电桥电桥的种类很多,图1是常见的便携式QJ23型单臂电桥的原理电路和面板图,其准确度为0.2级。
比率臂R2 /R3由8个电阻组成,共有7个挡位,分别为“10-3”、“10-2”、“l0-l”、“1”、“10”、“102”和“103”,示于面板左上方的读数盘上,由转换开关换接。
比较臂R4由4个可调电阻箱串联组成,这4个电阻箱分别由9个1Ω、9个10Ω、9个100Ω、9个1000Ω的电阻组成,它们示于面板右上方的读数盘上,比较臂R4的值由面板上这4个读数盘所示的电阻值相加而得。
单臂电桥原理单臂电桥是一种常用的电路,用于测量电阻、电感和电容等元件的值。
它是由一个电源、一个电流表和一个电压表组成的。
在实际应用中,单臂电桥可以通过调节电阻箱的阻值,使得电桥平衡,从而得到待测元件的参数数值。
首先,我们来看一下单臂电桥的基本原理。
单臂电桥的基本原理是利用电桥平衡条件来测量待测元件的参数。
在电桥平衡时,电流表的示数为零,电压表的示数也为零。
这时,待测元件的参数可以通过电桥平衡条件来计算出来。
在单臂电桥中,待测元件与一个已知电阻串联,两者并联在电桥的两个臂中。
当电桥平衡时,待测元件的阻值可以通过已知电阻的阻值和电桥平衡条件来计算出来。
这就是单臂电桥的基本原理。
在实际应用中,我们需要通过调节电阻箱的阻值来使电桥平衡。
调节电阻箱的阻值,可以改变电桥的平衡条件,从而得到待测元件的参数。
在调节电阻箱的过程中,需要仔细观察电流表和电压表的示数,以便及时调整电阻箱的阻值,使电桥达到平衡状态。
除了测量电阻外,单臂电桥还可以用于测量电感和电容。
在测量电感时,需要在电桥中加入一个已知电阻和一个已知电感,通过调节电阻箱的阻值,使电桥平衡,从而得到待测电感的参数。
在测量电容时,需要在电桥中加入一个已知电阻和一个已知电容,同样通过调节电阻箱的阻值,使电桥平衡,从而得到待测电容的参数。
总之,单臂电桥是一种常用的电路,可以用于测量电阻、电感和电容等元件的参数。
它的基本原理是利用电桥平衡条件来计算待测元件的参数,通过调节电阻箱的阻值,使电桥达到平衡状态,从而得到参数的数值。
在实际应用中,需要仔细观察电流表和电压表的示数,及时调整电阻箱的阻值,以确保得到准确的测量结果。
直流单臂电桥的工作原理直流单臂电桥又称惠斯登电桥,其原理电路如上图所示,图中ac、cb、bd、da四条支路为电桥的四个臂,其中R1(RX)为被测臂,R2、R3构成比列臂,R4称为较臂。
在电桥的对角线cd 上连接指零仪表(一般是检流计)另一对角线ab上连接直流电源E。
在电桥投入工作时,先接通电源按钮SB,调节电桥的一个臂或几个臂的标准电阻,使检流计指针指示为零,这时,就表示电桥达到平衡。
在电桥平衡时,cd两点的电位相等。
则:Uac=Uad, Ucb=Udb即:I1R1=I4R4, I2R2=I3R3将这两式相除,得:I1R1/I2R2=I4R4/I3R3当电桥平衡时,Ig=0∴I1=I2,I3=I4代入上式得:R1R3=R2R4上式是电桥的平衡条件。
它说明:在电桥平衡时,两相对桥臂上电阻乘积等于另外两相对桥臂上电阻的乘积。
根据这个关系,在已知三个臂电阻的情况下,就可确定另外一个臂的被测电阻的电阻值。
设被测电阻RX是位于第一个桥臂中,则RX=R2R4/R3。
图1 单臂电桥原理图R1为被测电阻R2、R3、R4为可调电阻P为检流计E为电池。
单臂电桥的使用方法1、先将检流计的锁扣打开(内外),调节调零器把指针调到零位。
2、把被测电阻接在?的位置上。
要求用较粗较短的连接导线,并将漆膜刮净。
接头拧紧,避免采用线夹。
因为接头接触不良将使电桥的平衡不稳定,严重时可能损坏检流计。
3、估计被测电阻的大小,选择适当的桥臂比率,使比较臂的四档都能被充分利用。
这样容易把电桥调到平衡,并能保证测量结果的4位有效数字。
4、先按电源按钮B,(锁定)再按下检流计的按钮G(点接)。
5、调整比较臂电阻使检流计指向零位,电桥平衡。
若指针指?,则需增加比较臂电阻,针指向?,则需减小比较臂电阻。
6、读取数据:比较臂比率臂=被测电阻7、测量完毕,先断开检流计按钮,在断开电源按钮,然后拆除被测电阻,再将检流计锁扣锁上,以防搬动过程中损坏检流计。
直流单臂电桥实验报告直流单臂电桥实验报告引言:直流单臂电桥是一种常用的电子测量仪器,用于测量电阻、电容和电感等元件的参数。
本实验旨在通过搭建直流单臂电桥电路,并进行相关测量,来了解电桥的原理和应用。
一、实验目的1. 了解直流单臂电桥的工作原理;2. 学会搭建直流单臂电桥电路;3. 掌握使用直流单臂电桥测量电阻、电容和电感等元件参数的方法。
二、实验原理直流单臂电桥是由电源、电阻、电容、电感和测量仪器等组成的电路。
其工作原理是通过调节电桥电路中的电阻、电容或电感,使得电桥平衡,即电桥两侧电压相等。
在平衡状态下,可以根据电桥中的元件参数计算出待测元件的参数。
三、实验步骤1. 搭建直流单臂电桥电路:将电源正极连接至电阻R1,电源负极连接至电阻R2,电容C和电感L分别连接至R1和R2的中点,测量仪器连接至R1和R2的两端。
2. 调节电桥电路:通过调节电阻R1和R2的阻值,使得电桥两侧电压相等,达到平衡状态。
3. 测量电阻:在平衡状态下,记录下电阻R1和R2的阻值,根据电桥平衡条件可计算出待测电阻的阻值。
4. 测量电容:将待测电容连接至R1和R2的中点,调节电桥电路使得平衡,记录下电容C的值。
5. 测量电感:将待测电感连接至R1和R2的中点,调节电桥电路使得平衡,记录下电感L的值。
四、实验结果与分析通过实验测量得到的电阻、电容和电感的数值可以用于进一步分析。
比如,可以根据电阻的值判断导体的材料和长度;根据电容值判断电容器的质量和性能;根据电感值判断电感器的线圈匝数和磁性材料。
五、实验总结本实验通过搭建直流单臂电桥电路,实现了对电阻、电容和电感等元件参数的测量。
通过实验,我们深入了解了直流单臂电桥的工作原理,掌握了搭建电桥电路和测量电阻、电容和电感的方法。
这些知识和技能对于电子工程师和科研人员在实际工作中具有重要意义。
六、实验改进与展望在实验过程中,我们可以进一步改进实验方法,提高测量的精度和准确性。
同时,可以拓展实验内容,探索更多电桥的应用,如交流电桥、无源电桥等,以及在电子领域的其他实际应用。
单臂电桥的工作原理(详细)-
单臂电桥是一种基于电容测量原理的电桥,适用于测量电容变化的量。
它由一个源电
极和两个测量电极组成,工作原理是通过测量源电极和各测量电极之间的电容差异来测量
待测物理量。
单臂电桥的工作原理可以分为以下几个部分:
1. 源电极产生信号
单臂电桥的源电极通过电荷积累或外部信号源提供电信号。
不同的外部信号源方式可
以使用不同的电源,例如电压源或电流源。
2. 通过第一个测量电极和地面接触
第一个测量电极是单臂电桥的参考电极,并且与地面接触。
当其连接到地面时,测量
电极捕获到一个常量的电容信号。
3. 在第二个测量电极上检测信号
第二个测量电极相对于第一个测量电极的位置是单臂电桥的关键。
当待测物理量引起
电容变化时,这个电容差将反映在第二个测量电极上。
这个电容差的大小与待测物理量成
比例。
4. 通过放大器放大信号
单臂电桥通过一个放大器来放大电容差信号。
这个放大器的放大比可以通过人为设置
来调节。
5. 进行信号处理
通过放大器放大的信号需要进行与环境背景噪声相比较以进行测量。
可以使用滤波器,以选择需要的频率范围并从信号中去除杂波。
6. 进行数据分析
通过对处理后的信号进行数据分析,可以获得有关待测物理量的信息。
这可以用于多
种应用,例如测量质量、强度、位移等等。
单臂电桥性能实验什么是单臂电桥单臂电桥是一种常见的电路测量设备,广泛应用于电子电路、通信电路、机械和物理实验中。
它的主要作用是用来测量电阻、电容和电感的值,以及测量拆分电压或电流等电学量。
单臂电桥由四个电阻组成,分别为R1,R2,R3和Rx,如图所示。
其中R1和R2是两个已知大小的电阻,R3和Rx是两个待测电阻。
V1和V2分别是两个电源,其中V1为交流电源,V2为直流电源。
通过调节可变电阻,使电桥中的电流为零,从而测量出待测电阻的电阻值。
单臂电桥的原理单臂电桥的原理是基于基尔霍夫定律和欧姆定律的。
当电桥中的电流为零时,可以得到以下公式:R1/R2=Rx/R3因此,通过测量R1和R2的值,和调节可变电阻使电流为零,就可以得到待测电阻Rx 的值。
单臂电桥的性能参数通常包括测量范围、精度、稳定性等。
测量范围单臂电桥的测量范围取决于电源的电压大小以及电桥中R1和R2的大小。
一般来说,单臂电桥的测量范围为数Ω至数MΩ级别。
精度单臂电桥的精度主要取决于电源的精度、电桥中的电阻精度以及可变电阻的分辨率等因素。
一般来说,单臂电桥的精度在0.1%~1%之间。
稳定性实验器材:单臂电桥、待测电阻、电源、万用表、连接线等。
1. 将电源接入电桥中,开启电源,并使其输出交流电。
2. 将待测电阻Rx接入到电桥中,连接线的接法如图所示。
3. 调节可变电阻,使电桥电流为零,记录下可变电阻的值。
4. 根据公式R1/R2=Rx/R3计算出待测电阻Rx的值。
注意事项:1. 实验时要保证电桥中的电阻是干净、完好的,避免产生接触不良等问题。
2. 调节可变电阻时要慢慢调节,避免突然调节过大导致电流过大。
3. 实验结束后,要关闭电源,将连接线拔出,清理实验器材。
单臂电桥使用方法电桥是一种用于测量电阻、电感、电容等电学参数的仪器。
单臂电桥是一种简单易用的电桥,常用于实验室和工业生产中。
本文将介绍单臂电桥的使用方法,帮助读者更好地理解和掌握这一仪器的使用。
一、仪器组成单臂电桥由电源、电阻箱、滑动变阻器、指示仪表组成。
其中电源提供电流,电阻箱和滑动变阻器用于调节电路中的电阻值,指示仪表用于显示电桥平衡时的电压值。
下面分别介绍各部分的作用和特点。
1.电源电源是单臂电桥中提供电流的设备,通常使用直流电源。
电源的电压可以通过调节电源输出电压的旋钮来调节。
在使用电桥时,需要仔细选择电源电压,以保证电桥电路中的电流不会过大或过小。
2.电阻箱电阻箱是单臂电桥中用于调节电路中电阻值的设备。
电阻箱中包含许多不同阻值的电阻,可以通过旋钮选择不同的阻值。
在使用电桥时,需要根据实际需要选择合适的电阻值,以保证电桥电路中电阻的精度和稳定性。
3.滑动变阻器滑动变阻器是单臂电桥中用于调节电路中电阻值的另一种设备。
它与电阻箱不同的是,滑动变阻器可以连续调节电阻值,而电阻箱只能选择不同的阻值。
在使用电桥时,需要根据实际需要选择合适的滑动变阻器电阻值,以保证电桥电路中电阻的精度和稳定性。
4.指示仪表指示仪表是单臂电桥中用于显示电桥平衡时的电压值的设备。
指示仪表通常使用万用表或数字电压表。
在使用电桥时,需要将指示仪表连接到电桥电路中,以便显示电桥平衡时的电压值。
二、电桥平衡原理单臂电桥的平衡原理是基于欧姆定律和基尔霍夫定律的。
在电桥平衡时,电路中的电流通过电桥电路中的电阻和待测物体之间的电阻。
根据欧姆定律,电流和电阻之间存在线性关系。
在电桥平衡时,电桥电路中的电流会使电桥电路中的电阻产生电压降,这个电压降会被指示仪表检测到。
根据基尔霍夫定律,电桥电路中的电压和电流之间存在线性关系。
因此,通过调节电桥电路中的电阻,可以使电桥电路中的电压达到平衡状态,从而测量待测物体的电阻值。
三、电桥使用方法1.连接电路将电源、电阻箱、滑动变阻器和指示仪表依次连接起来,组成单臂电桥电路。
实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验目的:了解金属箔式应变片的应变效应,单臂电桥工作原理和性能。
二、基本原理:电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化,这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应的关系式为:式中为电阻丝电阻的相对变化,为应变灵敏系数,为电阻丝长度相对变化,金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件,通过它转换被测部位的受力状态变化,电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化,电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
单臂电桥输出电压O1。
三、需用器件与单元:应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表(主控台上电压表)、±15V电源、±4V电源、万用表(自备)。
四、实验步骤:1、检查应变传感器的安装根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。
传感器中各应变片已接入模块的左上方的R1、R2、R3、R4。
加热丝也接于模块上,可用万用表进行测量判别,各应变片初始阻值R1= R2= R3= R4=350Ω,加热丝初始阻值为50Ω左右。
2、差动放大器的调零首先将实验模块调节增益电位器Rw3顺时针到底(即此时放大器增益最大。
然后将差动放大器的正、负输入端相连并与地短接,输出端与主控台上的电压表输入端Vi相连。
检查无误后从主控台上接入模块电源±15V以及地线。
合上主控台电源开关,调节实验模块上的调零电位器Rw4,使电压表显示为零(电压表的切换开关打到2V档)。
关闭主控箱电源。
(注意: Rw4的位置一旦确定,就不能改变,一直到做完实验为止)3、电桥调零适当调小增益Rw3(顺时针旋转3-4圈,电位器最大可顺时针旋转5圈),将应变式传感器的其中一个应变片R1(即模块左上方的R1)接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7模块内已连接好,其中模块上虚线电阻符号为示意符号,没有实际的电阻存在),按图1-2完成接线,接上桥路电源±4V(从主控箱引入),同图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图时,将模块左上方拨段开关拨至左边“直流”档(直流档和交流档调零电阻阻值不同)。
单臂电桥测电阻实验报告1. 实验目的嘿,大家好!今天咱们来聊聊单臂电桥测电阻的实验。
你们知道的,电阻就像电流的小绊脚石,越大越难走,而我们这次的任务就是找出它的“身价”。
简单来说,实验的目的就是通过单臂电桥这种神奇的工具,来精确测量未知电阻的值。
听起来是不是有点高大上?别担心,咱们慢慢来,一步一步走。
2. 实验原理2.1 电桥的工作原理你可能会问,单臂电桥到底是个什么玩意儿?简单来说,它就是一个能帮助我们找出电阻的设备,像是个电流的侦探,专门来侦查那些“藏得深”的电阻。
它的工作原理是基于电流的分流和分压,通过调节电桥的两个臂,使得电流的比例达到平衡。
到时候,我们只需根据这个平衡状态,就能算出未知电阻的值,简直是太方便了!2.2 设备组成设备主要分成几个部分:电源、可调电阻、标准电阻、以及电流计。
听上去可能有点复杂,但实际操作的时候,你会发现这些设备就像是你厨房里的各种调料,各有各的用处,合起来才能做出一顿美味的“电阻大餐”。
3. 实验步骤3.1 准备工作首先,咱们得把所有设备都准备齐全,像是准备去打猎的猎人,装备不能少。
把电桥、标准电阻、电流计一一连接好,电源也得接上。
这里有个小贴士:连接的时候要仔细点,别把线搞混了,不然实验结果可能会让你哭笑不得。
3.2 调整电桥连接完毕后,就进入了实验的高潮部分!打开电源,然后慢慢调节可调电阻。
这个过程就像是在弹吉他,调音得细心,才能发出好听的旋律。
每调一调,就得看看电流计的指针,找个平衡点。
哎,这个平衡点可不容易找,得小心翼翼,不能急。
一旦找到那个“心跳”的平衡点,咱们就可以根据电桥的公式计算出未知电阻的值了。
说实话,看到那串数字的时候,心里那个高兴啊,仿佛自己中了彩票!4. 实验结果与讨论经过一番折腾,我们得出了电阻的值。
看着这个数字,真是如释重负。
通过这次实验,我不仅学到了如何用单臂电桥测电阻,还感受到了一种成就感,仿佛自己在科学的海洋里遨游,捞到了“珍珠”。
单臂电桥的工作原理
(1) 单臂电桥的结构及原理
直流单臂电桥又称惠斯登电桥,其原理电路如图1(a )所示。
图中被测电阻R x 和R 2、R 3、R 4三个已知电阻连接成四边形。
四个
电阻的连接点a 、b 、c 、d 称为电桥的顶点;由这四个电阻组成的支路ac 、cb 、ad 、bd 称为桥臂。
在电桥的两个顶点a 、b 之间(一般称为电桥输入端)接一个直流电源,而在电桥的另外两个顶点c 、d 之间(一般称为电桥输出端)接一个指零仪(检流计)。
当电桥电源接通之后,调节桥臂电阻R 2、R 3和R 4,使c 、d
两个顶点的电位相等,即指零仪两端没有电位差,其电流I g =0,这种状态称为电桥平衡。
当电桥平衡时,有
Rx=R 2*R 4 / R 3
上式中,R 2 /R 3称为电桥的比率臂,电阻R 4称为比较臂。
当电桥
平衡时,可以由R 2、R 3和R 4的电阻值求得被测电阻R x 。
为读数方
便,制造时,使R 2 /R 3的值为十进制倍数的比率,如0.1、1.0、
10、100。
等。
这样,R x 便为已知量R 4的十进制倍数,便于读取被
测量。
用电桥测电阻实际上是将被测电阻与已知标准电阻进行比较来确定被测电阻值,只要比率臂电阻和比较臂电阻R 2、R 3和R 4足够精确,R x 的测量准确度也就比较高。
直流单臂电桥的准确度分
为0. 01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0共8个等级。
由于上式是根据I g =0得出的结论,所以指零仪必须采用高灵
敏度的检
流计,以确保电桥的平衡条件,从而保证电桥的测量精度。
(2) QJ23型单臂电桥
电桥的种类很多,图1是常见的便携式QJ23型单臂电桥
的原理电路和面板图,其准确度为0.2级。
比率臂R
2 /R
3
由8
个电阻组成,共有7个挡位,分别为“10-3”、“10-2”、“l0-l”、“1”、“10”、“102”和“103”,示于面板左上方的读数盘上,由转换开关换接。
比较臂R
4
由4个可调电阻箱串联组成,这4个电阻箱分别由9个1Ω、9个10Ω、9个100Ω、9个1000Ω的电阻组成,它们示于面板右上方的读数盘上,比较臂R4的值由面板上这4个读数盘所示的电阻值相加而得。
调节面板上的读数盘,可得到0~9999Ω范围内任意的电阻值。
(a)原理电路图(b)面板图
图1 便携式QJ23型单臂电桥
l一倍率旋钮;2一比较臂读数盘;3~检流计电桥可用内附检流计,也可用外接检流计。
在面板左下方有三个接线柱,使用内接检流计时,用接线柱上的金属片将下面两个接线柱短接。
检流计上装有锁扣,可将可动部分锁住,以免搬动时损坏悬丝。
需要外接检流计时,用金属片将上面两个接线柱短接(即将内附检流计短接),并将外接检流计接在下面两个接线
柱上。
电桥内附有电源,需装入1号电池三节。
需要时(如测量大电阻时),也可外接电源,面板左上方有一对接线柱,标有“+”、“一”符号,供外接电源用。
面板中下方有2个按钮开关,其中“G”为检流计支路的开关;“B”为电源支路的开关;面板右下方还有一对接线柱,标有“R
”,
x
用以连接被测电阻。
(3)单臂电桥使用步骤
①先打开检流计锁扣,再调节指零仪,使指针位于零点。
”的两个接线柱之间,根据被测
②将被测电阻接到标有“R
x
的近似值(可先用万用表测得),选择合适的倍率,以便电阻R
x
让比较臂的4个电阻都用上,使测量结果为四位有效数字,提高
≈8Ω,则可选择倍率0.001,若电桥平衡时读数精度。
例如,R
x
为
比较臂读数为8211Ω,则被测电阻R
x
= 倍率×比较臂的读数= 0.001×8211=8. 211 (Ω) R
x
如果选择倍率为1,则比较臂的前3个电阻都无法用上,只能测= 1×8= 8(Ω),读数误差大,失去用电桥进行精确测量的得R
x
意义。
③测量时,应先按电源支路开关“B”按钮,再按检流计“G”按钮。
若检流计指针向“+”偏转,表示应加大比较臂电阻;若指针向“一”偏转,则应减小比较臂电阻。
反复调节比较臂电阻,使指针趋于零位,电桥即达到平衡。
调节开始时,电桥离平衡状态较远,流过检流计的电流可能很大,使指针剧烈偏转,故先不要将检流计按钮按死,要调节一次比较臂电阻,然后按一下“G”,当电桥基本平衡时,才可锁住“G”按钮。
④测量结束后,应先松开“G”按钮,再松开“B”按钮。
否则,在测量具有较大电感的电阻时,因断开电源而产生的电动势会作用到检流计回路,使检流计损坏。
⑤电桥不用时,应将检流计锁扣锁住,以免搬运时震坏悬丝。
二.利用电桥测量电阻的原理
1.直流单臂电桥的原理性电路如图所示。
它是由四
个电阻R a 、R b 、R 0、R X 联成一个四边形回路,这四个电阻称做电桥的四个“臂”。
在这个四边形回路的一条对角线的顶点间接入直流工作电源,另一条对角线的顶点间接入检流计,这个支路一般称做“桥”。
适当地调节R 0值,可使C 、D 两点电位相同,检流计中无电流流过,这时称电桥达到了平衡。
在电桥平衡时有:
R a I a =R b I b
R X I X =R 0I 0 且 I a =I X , I b =I 0
则上式整理可得: 0b
a R R R R X 为了计算方便,通常把R a /R
b 的比值选作成10n (n=0,±1,±2,…)。
令C=R a /R b ,则:
B
R
X
=C R0
可见电桥平衡时,由已知的R
a 、R
b
(或C)及R0值便可算出R X。
人
们常把R
a 、R
b
称做比例臂,C为比例臂的倍率;R0称做比较臂;R X
称做待测臂。
三.运用时的注意事项
1.联好电路复查无误、倍率C和比较臂R0的值均已选置好、保护电阻R处于保护状态(K
1
断开)才许试接电源进行实验。
如接通电源瞬间检流计指针锰偏撞针或一点不动应即断电检查原因。
2.换测电阻时,一定要重新选置R
a 、R
b
和R0,预先使桥接近
平衡,并且断开K
1
,使R处于保护状态。
改换电路必须先断开电源。
3.调节电桥平衡时,应采用接通一下检流计支路看看偏转大小,适当调节R0再接通一下检流计支路看看偏转大小的办法,不可使检流计在通电情况下调R0,以免损坏检流计或调节不精细。
在调R0时要根据检流计的偏转大小和方向有目的地从高位至低位顺次逼近调节,不应盲目乱调。
4.用伏安法测电阻,受所用电表内阻的影响,在测量中往往引入方法误差;用欧姆表测量电阻虽较方便,但测量精度不高。
在精确测量电阻时,常使用电桥进行测量。
其测量方法同电位差计一样同属于比较测量法。
5.所讨论的是直流单臂电桥(又称惠斯登电桥),主要是用来测量中等阻值(10~105Ω)电阻的;测量低阻(10~10-5Ω)用直流双臂电桥(又称凯尔文电桥),测量高阻(106~1012Ω)则用专门的高阻电桥或冲击法等测量方法。
6.电桥不仅可以测量电阻,还可以测量许多与电阻有关的电学量和非电学量,而且在自动控制技术中也得到了广泛的应用。