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惠斯通电桥原理说明

惠斯通电桥

在学生实验中，测量电阻的常见方法有伏安法和电桥法。伏安法测量电阻的公式为R=U/I （测量的电阻两端电压/测量的流经电阻的电流），除了电流表和电压表本身的精度外，还有电表本身的电阻，不论电表是内接或外接都无法同时测出流经电阻的电流I 和电阻两端的电压U ，不可避免存在测量线路缺陷。电桥是用比较法测量电阻的仪器。电桥的特点是灵敏、准确、使用方便，它被广泛地应用于现代工业自动控制电气技术、非电量转化为电学量测量中。电桥可分为直流电桥、交流电桥，直流电桥可以用于测电阻，交流电桥可用于测电容、电感。通过传感器可以将压力、温度等非电学量转化为传感器阻抗的变化进行测量。

惠斯通电桥属于直流电桥，主要用于测量中等数值的电阻（101~106Ω）。对于太小的电阻（10-6~101Ω量级），要考虑接触电阻、导线电阻，可考虑使用双臂电桥；对于大电阻（107Ω级），要考虑使用冲击检流计等方法。惠斯通电桥使用检流计作为指零仪表，而实验室用检流计属于μΑ表，电桥的灵敏度要受检流计的限制。 1．惠斯通电桥测量原理

图1是惠斯通电桥的原理图。四个电阻R 0、R 1、R 2、R x 连成四边形，称为电桥的四个臂。四边形的一个对角线连有检流计，称为“桥”；四边形的另一对角线接上电源，称为电桥的“电源对角线”。E 为线路中供电电源，学生实验用双路直流稳压电源，电压可在0-30V 之间调节。R

保护

为较大的可变电阻，在电桥不平衡

时取最大电阻作限流作用以保护检流计；当电桥接近平衡时取最

小值以提高检流计的灵敏度。限流电阻用于限制电流的大小，主要目的在于保护检流计和改变电桥灵敏度。

电源接通时，电桥线路中各支路均有电流通过。当C 、D 两

点之间的电位不相等时，桥路中的电流0≠g I ，检流计的指针发生偏转；当C 、D 两点之间的电位相等时，桥路中的电流0=g I ，检流计指针指零（检流计的零点在刻度盘的中间），这时我们称电

桥处于平衡状态。因此电桥处于平衡状态时有：

0=g I DB CB AD

AC U U U U ==

0R Rx I I = 21R R I I = 11R I R I R x Rx = 2200R I R I R R =

于是

0R R R R x =即102R R R R x = 此式说明，电桥平衡时，电桥相对臂电阻的乘积相等。这就是电桥的平衡条件。

根据电桥的平衡条件，若已知其中三个臂的电阻，就可以计算出另一个桥臂电阻，因此，电桥测电阻的计算式为

002

KR R R R R x ==

（1）电阻1R 、2R 为电桥的比率臂，x R 为待测臂，0R 为比较臂，0R 作为比较的标准，实验室常用电阻箱。由(1)式可以看出，待测电阻x R 由比率值K 和标准电阻0R 决定，比值K 可以作成10n

，这是成品电桥常用的方法。检流计在测量过程中起判断桥路有无电流的作用，只要检流计有足够的灵敏度来反映桥路电流的变化则电阻的测量结果与检流计的精度无关，由于标准电阻可以制作得比较精密，所以利用电桥的平衡原理测电阻的准确度可以很高，大大优于伏安法测电阻，这也是电桥应

用广泛的重要原因。

2．电桥的灵敏度

电桥是否达到平衡，是以桥路里有无电流来进行判断的，而桥路中有无电流又是以检流计的指针是否发生偏转来确定的,但检流计的灵敏度总是有限的,这就限制了对电桥是否达到平衡的判断；另外人的眼睛的分辨能力也是有限的，如果检流计偏转小于0.1格则很难觉察出指针的偏转，为此，引入电桥灵敏度问题。

先定义检流计的灵敏度S 为电流变化量gx I ?所引起指针偏转格数n ?的比值：

I n

S ??=

检流计 (2) 定义电桥灵敏度为S ：在处于平衡的电桥里，若测量臂电阻x R 改变一个微小量x R ?引起检流计指针所偏转的格数n ?的比值：

R n

S ??=

电桥 (3) 定义电桥相对灵敏度为S ：在处于平衡的电桥里，若测量臂电阻x R 改变一个相对微小量x

x R R /?引起检流计指针所偏转的格数n ?的比值：

0R R n R R n

S x

x ??=

??=

相对 (4)

电桥的相对灵敏度有时也简称它为电桥灵敏度。相对S 越大说明电桥越灵敏，电桥的相对灵敏度

相对S 与哪些因素有关呢？

将（2）式整理代入（4）式中:

x g x R I R S S ???

?=检流计相对（5）

因gx I ?和x R ?变化很小，可用其偏微商形式表示

x R I R S S ???

?=检流计相对（6）

经过推导（参见附录【电桥灵敏度的推导】）可得

????

?++++++?=

）（检流计相对x g x R R R R

R R R R R E

S S 0212102)( （7）

对上式的分析，可知：

（1）电桥灵敏度相对S 与检流计灵敏度检流计S 成正比，检流计灵敏度越高电桥的灵敏度也越高。（2）电桥的灵敏度与电源电压E 成正比，为了提高电桥灵敏度可适当提高电源电压。（3）电桥灵敏度随着四个桥臂上的电阻值210R R R R x +++的增大而减小。随着

R R R R 0

21+的增大而减小。臂上的电阻值选得过大，将大大降低其灵敏度，臂上的电阻值相差太大，也会降低其灵敏度。

根据以上分析，就可找出在实际工作中组装的电桥出现灵敏度不高、测量误差大的原因。同时

一般成品电桥为了提高其测量灵敏度，通常都有外接检流计与外接电源接线柱。但是外接电源电压的选定不能简单为提高其测量灵敏度而无限制地提高，还必须考虑桥臂电阻的额定功率，不然就会出现烧坏桥臂电阻的危险。

3.惠斯通电桥存在的系统误差及其消除方法

我们考虑组成电桥的电阻元素的阻值不准所导致测量结果的误差,但阻值的不准确一般不会偏离太远,因此一般可以通过将比率臂电阻1R 、2R 选为标称值相同1R =2R ,比较臂0R 选高精度的电阻箱，然后调节比较臂0R 使电桥平衡,记为0R ;交换0R 和x R ,调节0R 使电桥平衡,记为'

0R 。当电桥平

衡时，交换前后有102R R R R x =和12'

0R R R R x =所以

00R R R x = （8）

这样就避免了因比率臂电阻1R 、2R 电阻不准确带来的误差。当然从公式（8）中虽然没有比率臂电阻1R 、2R 的出现，但他们的数值大小将影响系统的灵敏度。

4.检流计的保护

检流计是一个μΑ表，能够通过的电流不能太大，而电流在刚接通的时候一般不知道电流的大小，通常可能超过检流计的量程而导致指针

偏转超过边界甚至撞击损坏，为了保护检流计通常采用限流法（如图1）或分压法（如图2）控制。

分压法的电压可以逐渐增加。在刚开始接通电路时为保护检流计，可以使电压输出较小；当调节电桥到接近平衡时可以将输出电压增加以提高灵敏度，同时也可以将检流计支路的保护电阻调至最小以提高灵敏度。

限流法是通过电路中的电阻和电压的合理搭配来保护检流计。检流计的量程一般为几十到几百μΑ。而电路中的直流稳压电源电压一般可以调节到2V 左右，电阻箱ZX21一般可以达到100K Ω，因此电阻1R 和2R 可以采用ZX21电阻箱并调节到最大（99999.9Ω）。串联在检流计回路的保护电阻一般可以采用几千欧姆或更大的滑线电阻或电阻箱，在电路处于非平衡状态时将保护电阻调节到最大起保护检流计的作用；在电路接近平衡时，将保护电阻调节到最小，这时检流计回路的电阻为检流计本身的内阻，这样可以使检流计的电流最大以提高灵敏度，这时还可以适当提高电源电压来提高电桥的灵敏度，但要注意此时调节电阻使电桥平衡时一般只能调节电阻箱的低位电阻（如果使用电阻箱有四位数据可以调节后两位，如果使用电阻箱有三位或两位可以调节后一位），但要时刻注意检流计的指针的变化不要超过边界。

实验仪器：

1．电阻箱

电阻箱是实验室常用的具有较高精度的仪器，

一般可用它来检定直流欧姆表、万用电表的欧姆档和低准确度的直流单臂电桥，或用作分流电阻及附

加电阻的替代元件。电阻箱是一个由若干已知电阻线圈按一定形式连接在一起而组成的可变电阻器。其电阻值的变化是通过变换装置使其阻值可在已知的范围内按一定的步进值改变。图3就是电阻箱的100

Ω转柄的组成线路。

电阻箱的仪器不确定度：对不同型号的电阻

箱，按不确定度大小，其精度等级a 可分为：0.02级，0.05级，0.1级，0.2级和0.5级五个级别．a

代表最大相对百分偏差。例如在电阻箱上读数R ＝6442Ω,若此电阻箱等级a ＝0.1级，则其仪器不确定度为

Ω=?=?=?5.6%1.06442%a R 仪(收尾法)

电阻箱的额定功率：凡未特殊标明的电阻箱，均以0.25W 来计算其最大允许电流。例如若使用100Ω，则该电阻允许通过的最大电流为：

A I 05.0100

.0max ==

现将实验室常用的ZX21型旋转式电阻箱（0.1级，额定功率0.25W ）各档允许通过的最大电流

计算于表1，使用时望加注意：

表1 最大允许电流与额定电流的关系

2．直流稳压电源

实验室常见的各种晶体管电源、低压电源、多用电源等属于这一类。通过将市电变压为理想的电压；利用二极管的单相导电性，将输入的交流电变为直流电；再利用电感的整流、电容的滤波变成比较平稳的电压。

使用电源前要考虑电源的输出电压、额定功率；如果实际输出功率超过额定功率就会损坏电源。在接入直流电源之前，如果负载要求直流供电则要分清极性。任何电源不允许短路。电学实验一般应后接电源，先拆电源：先接线路的其它部分，然后检查无误后再接电源；若有困难，可请教上课老师;实验完成后，应先断开电源，再拆除其它部分线路;对于有线圈的线路，请注意防止感生电流损坏仪器。若在实验中发现异常现象，应立即关闭电源。 3．数字万用表

万用表分机械式和数字式。机械式万用表大多数通过离散的电学元件组成，利用线圈在磁场中偏转带动指针指示物理量的大小。数字式万用表大多数采用传感器、模数转换来测量物理量，通过发光二极管或液晶显示屏显示结果。

万用表可以测量直流电压、交流电压、直流电流、交

流电流、电阻、二极管及三极管的测试等。在电学实验中万用表可以用来判定线路故障，如电路没接入电源，则可以用欧姆档测试导线是否断裂；如电路有电源，则可以用电压档测试有无电压来判定线路故障。

图4是一种小型数字式万用表M-8308型。在操作万用表之前需要熟悉每一种控制，以避免使用不当及减少测量错误、减小万用表的损坏和人生伤害的可能性。（1）盘的介绍

①功能及量程开关

图4中标示1的部分是测量功能转换及量程选择的开关。这部分位于面板盘的中心。通过改变开关1的位置

图4 M-8308型数字式万用表

可以测量直流电压、电阻、判定二极管极性、测量三极管的放大倍数、测量10A的大电流、测量直流电流、测量交流电压。在每一个功能中又可以转换量程。当开关转到“OFF”用于切断电源，平时不用时应将开关扳到此以节约电源。

②显示

面板盘标示2的部分为测量值的显示位置。

③公共地端

插座3为公共端用于接地（一般接万用表的黑表笔）。

④电压、欧姆、毫安插座

插座4和3用于测量电压、电阻、电流（10A除外）。

⑤大电流10A插座

插座5和3用于测量大电流（10A以内）。

（2）仪器不确定度

不同的测量其精度等级不一样，因而仪器的不确定度也不一样。本实验主要用来测量电阻，因此我们只考虑测量电阻产生的仪器不确定度。

表2 测量电阻的仪器不确定度

（3）注意事项

a．为了避免损伤或损害万用表，不要测试电压超过500V的电压。

b．在使用万用表之前，请检查测试导线、连接、探针是否有绝缘破损或断开。

c．在测试电压时请注意一定要将量程开关扳到电压档，否则将烧坏保险管或损害万用表。

d．在测试电阻时一定要保证待测电阻不带电。

e．安全标志符号

导致人身伤害。

导致仪器全部或部分损坏。

500V。

4开关

开关又名电键。主要目的用来通断电流、改变电流方向（改变电压的输出极性）。作为开关使用的器件比较多，如：保险、空气开关、闸刀、继电器等。此处只讲电学实验中使用的开关。

在电学实验中使用的开关分为单刀单置、单刀双置、双刀双置、换向开关。

（1）单刀单置开关

(a)单刀单置示意图 (b)电学表示

图5 单刀单置开关

在图5(a)中A 、B 是接线柱，A’、B’是单刀的触点。其中A 、A’在开关的底部是用导线相连的，也即A 、A’从电学的角度来看相当于一个点，在图5(b)中用A 表示；B 、B’在开关的底部是用导线相连的，也即B 、B’从电学的角度来看相当于一个点，在图5(b)中用B 表示；当K 闭合时接通A 、B 。

（2）单刀双置开关

在图6(a)中A 、B 、C 是接线柱，A’、B’、C’是单刀的触点。其中A 和A’ 、 B 和B’ 、 C 和 C’在开关的底部是用导线相连的，也即从电学的角度来看相当于一个点，在图6(b)中用A 、 B 、

C 表示；当K 倒向A 闭合时接通AC 、当K 倒向B 闭合时接通BC 。单刀双置开关相邻的两个接线柱AC 和BC 相当于一个单刀单置开关，可以做两个单刀单置开关使用。

(a)单刀双置示意图 (b)

电学表示

图6 单刀单置开关

（3）双刀双置开关

(a)双刀双置开关示意图 (b)电学表示

图7 双刀双置开关

图7是双刀双置开关图。双刀双置开关其实是两个单刀双置开关并列而成，其接线方式与每个单刀双置完全一样，其两个刀通过一个绝缘塑料相连，然后共用一个手柄。双刀双置开关每一边相当于一个单刀双置开关，可以做两个单刀双置开关使用；双刀双置开关同一边每相邻的两个接线柱相当于一个单刀单置开关，可以做四个单刀双置开关使用。双刀双置开关由于A' 、B'、A 、B 的接线方式不同，将有不同的作用：如改变电流或电压方向、交换电学元件位置等。

（4）换向开关

图8 换向开关

换向开关其实就是一个双刀双置开关，只是其接线方式发生改变。

图8是换向开关示意图，从图（b ）可以看出A 、A’是输入，从C 、C’输出，开关倒向A 和倒向B 从C 、C’输出极性将发生变化。

电桥灵敏度的推导：如图1

g R R g

Rx R I I I I I I -=-=210 （9）

11)(R I R R I R I R g g x Rx =++保护（10）

R R AB R x Rx U R I R I U R I R I =+=+221100 （11）

将（9）式代入（11）式可得

21200)()(R I U R R I R I U R R I g AB R g AB x Rx +=++=+ （12）

将（9）式后一个式子代入（10）式得

x Rx R g g R I R I R R R I -=++121)(保护（13）

将（12）代入（13）式得

x x g AB g AB g g R R R R I U R R R R I U R R R I 0

012

111)(++-

++=

++保护（14）

将（14）式经过整理得

A I R R R R U g x A

B =-)(201 （15）

其中A 为

)()(021*********x g x x x R R R R R R R R R R R R R R R R R R A +++++++=）（

保护我们考虑电桥在平衡位置一个微小变化。因而保护R =0，“限流电阻”也可以取为“0”。因此可以有

)(021*********'x g x x x AB R R R R R R R R R R R R R R R R R A E

U ++++++==）

（（16）

由于考虑到的是电桥在平衡位置一个微小变化，因而可以忽略x R 的微小变化对'

A 的影响，因此我们可以把'

A 当作常数。由（15）可得

201)

R R R R E I x g -=

（17）

将（17）式对x R 求微分得

2A E

R R I x

g =

?? （18）将（18）式代入（6）式中，得电桥灵敏度S 为

R R S S x ??=

检流计相对（19）

最后经过整理得：

????++++++?=

）（检流计相对1)(1)(

211010210x g x R R R R R R R R R R R R R E

S S （20）

利用公式（1）简化为

????

?++++++?=

）（检流计相对x g x R R R R

R R R R R E

S S 0212102)(

LCR电桥操作说明

TH2817B数字电桥操作指导书 1.目的为规范仪器使用操作，确保元器件的品质，延长仪器使用寿命，保障测试安全。 2.适用范围电感，电容，电阻参数测试操作。频率范围：50Hz～100kHz 间共十个典型频率，测试信号电平: 0.1V、0.3V、1V 三种测试电平，恒定可选的源内阻：30Ω或100Ω。 3.仪器测试操作 3.1仪器测试前准备工作 3.1.1检查仪器供电电源是否为AC220±10V，50Hz/60HZ。 3.1.2仪器接通电源前应关掉电源开关。 3.1.3开启仪器预热20分钟。 3.2设置仪器 3.2.1根据所要测试的元器件要求，对下述相关参数进行设置。 3.2.2根据测试元器件要求，按主参数键，仪器在支持的各参数间循环切换，或者先按主参数键后，再按▲、▼键仪器在Z，CS,CP,LS,LP,RS,RP各测试参数间循环切换。按副参数键，仪器在支持的各参数间循环切换，或者先按主参数键后，再按▲、▼键仪器在θ°(角度)，θr （弧度），R，X，Q，D各测试参数间循环切换。 3.2.3按频率键，仪器在支持的各参数间循环切换，或者先按频率键后，再按▲、▼键仪器在支持的各频率（50Hz，60Hz，100Hz，120Hz，1kHz，10kHz，20kHzBZB，40kHz， 50kHz，100kHz）间循环切换。 3.2.4按电平键，仪器在支持的各参数间循环切换，或者先按电平键后，再按▲、▼键切：

仪器在支持的各电平（0.1V，0.3V，1V）间循环切换电平。 3.2.5按速度键，仪器在支持的各参数间循环切换，或者先按速度键后，再按▲、▼键切仪器在支持的快速（F），中速（M），慢速（S）间循环切换。 3.2.6按量程键后，再按▲或▼键，可手动选择量程。量程可在自动（AUTO）和锁定（HOLD）状态间切换，一般选择自动（AUTO）模式，则同时进入量程保持状态。 3.2.7在测试页面，按上档键，屏幕左上角“SHIFT”点亮，按下设置键进入测量设置界面，在测量设置页，通过左右按键选择项目TRIG(触发方式)，再通过然后按【▲】或【▼】键，可选择“INT”，“MAN”或“EXT”这三种触发方式，一般将其设置为INT(内部)。按【ENT】键确认数据输入，返回测试界面；通过左右键选择“SRES”（输出内阻）项，再按【▲】或【▼】键选择“100Ω”或“30Ω”，一般测试选择100Ω，按【ENT】键确认数据输入，返回测试界面。通过左右按键选择“CABLE”（电缆长度）项，再按【▲】或【▼】键选择“0m”、“1m”或“CUST”，根据测量时使用的输出测试夹具进行选择。按【ENT】键确认数据输入，返回测试界面。通过按左右键选择“ZERO”（清零开关）项，再按【▲】或【▼】键选择“ON”（打开）或“OFF”（关闭）方式。选择“ON”开，按【ENT】键确认数据输入，返回测试界面。 3.2.8按上档键，再按开路键进入开路清零菜单。开路清零功能能够消除测试线，测试夹具与被测元件并联的杂散电容的影响。通过按【▲】或【▼】键来选择执行“SPOT”或 “SWEEP”清零，即对当前频率点或所有的频率点进行清零，一般选”SWEEP”。 3.2.9按上档键，再按短路键进入短路清零菜单。短路清零能够消除测试线与测试夹具与被测元件串联的剩余阻抗如引线电阻或引线电感的影响。通过按【▲】或【▼】键来选择执行 “SPOT”或“SWEEP”清零，即对当前频率点或所有的频率点进行清零，一般选”SWEEP”。 3.2.10按上档再按显示键，仪器可在直读显示（DIR）——实际测量值；绝对偏差显示（⊿） ——测量值与称值的绝对偏差；百分比偏差显示（%）——测量值与标称值的百分比偏差几

电桥法原理

实验十八电桥法测电阻电桥是一种用电位比较法进行测量的仪器，被广泛用来精确测量许多电学量和非电量。在自动控制测量中也是常用的仪器之一。电桥按其用途可分为平衡电桥和非平衡电桥；按其使用的电源又可分为直流电桥和交流电桥;按其结构可分为单臂电桥和双臂电桥。本实验介绍的是直流电桥测量电阻。电阻按阻值的大小大致可分为三类：待测电阻值在１Ｍ?以上的为高阻；在1?至1M ?之间时称为中值电阻，可用单臂（惠斯登）电桥测；阻值在1?以下的为低值电阻，则必须使用双臂电桥（又称开尔文电桥）来进行测量。一实验目的（1）掌握直流电桥测电阻的原理和方法。（2）学习并掌握双臂电桥测低值电阻的方法。二实验原理用伏安法测电阻时，由于电表精度的制约和电表内阻的影响，测量结果准确度较低。于是人们设计了电桥，它是通过平衡比较的测量方法，而表征电桥是否平衡，用的是检流计示零法。只要检流计的灵敏度足够高，其示零误差即可忽略。用电桥测电阻的误差主要来自于比较，而比较是在待测电阻和标准电阻间进行的，标准电阻越准确，电桥法测电阻的精度就越高。 1．单臂（惠斯登）电桥的工作原理单臂电桥线路如图1所示，被测电阻R X (即图中 R 3)与三个已知电阻R 1、R 2、R N 、连成电桥的四个臂。四边形的一个对角线接有检流计，称为“桥”，另一个对角线上接电源E ，称为电桥的电源对角线。电源接通，电桥线路中各支路均有电流通过。 A C 当 B 、D 两点之间的电位相等时，“桥”路中的电流，检流计指针指零，这时电桥处于平衡状态。此时 V 0=g I D B V =于是 2 R R N 1R R X = 根据电桥的平衡条件，若已知其中三个臂的电阻，就可以计算出另一个桥臂的电阻，因此，电桥测电阻的计算式为： N X R R R R 2 1= （1）电阻2 1R R 为电桥的比率臂，称为倍率k ，为比较臂。以QJ-23型箱式电桥为例，它构造精细，测量范围大(1～),精确度高(在 10～范围内精确度为)，QJ-23型惠斯登电桥面板外形如图2：1-待测电阻接线柱； 2-检流计按钮开关G ； 3-电源按钮开关B ； 4-检流计； 5-检流计调零旋钮；6-左侧3个接线柱是检流计连接端，当连接片接通“外接”时，内附检流计被接入桥路，当连接片连通“内接”时，检流计被短路； 7-外接电源接线柱，箱内为3节2号干电池，约4.5V ，使用时应注意外接电源接线柱是否应短路； 8-比率臂，即上述电桥电路中N R 610ΩΩ5 10%2.0±X R 21R R N R 的比值，直接刻在转盘上； 9-比较臂，即上述电桥电路中电阻箱(本处为四个转盘)。 2．双臂电桥测低值电阻的原理用图1所示的单臂电桥测电阻时,其中比例臂电阻R 1、R 3可用较高的电阻, 因此, 与R 1、R 3 相连的导线 7 图2 QJ-23型电桥面板图

惠斯登电桥原理及应用资料

惠斯登电桥的原理与应用大学物理基础性实验乐山电大幸荣安【摘要】惠斯登电桥是大学物理基础性实验之一。教学辅导中发现，在理工科中，不同专业的学员，对惠斯登电桥原理的学习要求各不相同，有的专业学员对惠斯登电桥原理只作一般性了解和使用；而电子工程技术类的学员则作一般性了解和使用外，还要求对每一个原理在其它项目中的应用。本文对惠斯登电桥原理作了一般性的论证分析外，还对对惠斯登电桥原理在温度控制技术作了入门式讨论分析。【关键词】惠斯登电桥交换测量法热敏电阻这里介紹一种測量电阻值大小的方法，這种方法称为惠斯登电桥測量法。它的特別之处，是在于精确、精細，几乎省去人在判读時所形成的誤差。並且由于它的精細，我們要用它去測量电阻阻值和測量电阻随温度变化的情形，也就是电阻的温度系数。究竟惠斯登电桥是如何能够达到精确、精細的功能？以下就来了解它的原理。一、惠斯登电桥（平衡电桥）测电阻的原理. 惠斯登电桥原理图1中，接通电源，调节电桥平衡，即调节电桥四个“臂”R1、R2、R3、Rx，当检流计G的指针指零，B、D 两点电位相等，则有式称为比率k。箱式惠斯登电桥的比率K有0.001，0.01，0.1，1, 10，100， 1000七档。根据待测电阻Rx大小选择K，调节R3使检流计G为零，由R x = KR3求出待测电阻Rx值。电流计G 的B、D两点电位

(7--2) (7--3) 由上式看出，当R1R3= R2R x时，电流计G 的B、D两点电位差Uo=0，电桥处于平衡，这就是惠斯登电桥。二、箱式惠斯登电桥的结构线路(以QJ23型箱式直流单臂电桥为例)图(a) 分析箱式惠斯登电桥的结构线路.提示: 当比率转换开关K连接到0.001的挡位时, R1代表一只电阻的值，而R2代表7只电阻串联值.在不同的挡位时,R1 R2所代表的电阻串联值.各不相同.Rx:被测电阻接线柱R3:由四个可变电阻箱串联组成.每个可变电阻箱的挡位X1Ω、X10Ω、X100Ω、X1000Ω构成.箱式惠斯登电桥的操作法1.检流计的指针作调零处理. 2.确定待测量电阻的大致数值,在Rx被测电阻接线柱间接上被测量电阻. 3.根据被测量电阻的大小值选定比率转换开关K连接的挡位. 4.测量时用跃接法按下"B"和"G"按钮(按下后立即松开)，若指针偏向"+"方向.则增加R3的数值;若指针偏向"-"方向,则减小R3的数值,反复调节直至电桥平衡. 5.测量有感电阻(如电机、变压器等)时,应先接通"B"和后接通"G"按钮,断开时应先放开"G"再放开"B". 6.使用完毕,必须断开"B"和"G"按钮,并且将检流计的联接片接在"内接"位置,也保护检流计.

TH2811D数字电桥使用说明

TH2811D数字电桥使用说明书第1章准备使用1-4 1、1开箱检查1-4 1、2电源要求1-4 1、3电源与保险丝选择1-4 1、4周围环境1-5 1、5使用测试夹具1-5 1、6预热与连续工作时间1-5 1、7仪器的其它特性1-5 第2章面板说明2-6 2、1前面板说明2-6 2、2后面板说明2-7 2、3显示区域定义2-8 第3章操作说明3-11 3、1开机3-11 3、2参数设定3-11 3、3频率设定3-12 3、4测试信号电压选择3-12 3、5信号源内阻选择3-12 3、6测量速度选择3-13 3、7等效电路方式3-13

3、7、1设置串联与并联3-13 3、7、2选择串联或并联方式3-13 3、8量程设定3-14 3、9开路清零3-15 3、10短路清零3-16 第4章基本性能指标4-17 4、1测量参数4-17 4、2等效方式4-17 4、3量程4-18 4、4测试端方式4-18 4、5测试速度4-19 4、6基本精度4-19 4、6、1影响准确度的测量参数最大值、最小值4-19 4、6、2测量速度误差因子KS4-19 4、6、3测试电平误差因子KV4-19 4、6、4测试频率误差因子KF4-20 4、7测试信号频率4-20 4、8测试信号电平4-20 4、9输出阻抗4-20 4、10测量显示范围4-20 4、11清零功能4-20 4、12量程保持4-21

本说明书所描述的可能并非仪器所有内容,深圳中仪通公司有权对本产品的性能、功能、内部结构、外观、附件、包装物等进行改进与提高而不作另行说明！由此引起的说明书与仪器不一致的困惑,可我公司进行联系3 。

惠斯通电桥原理

惠斯通电桥在实验中，测量电阻的常见方法有伏安法和电桥法。伏安法测量电阻的公式为R=U/I （测量的电阻两端电压/测量的流经电阻的电流），除了电流表和电压表本身的精度外，还有电表本身的电阻，不论电表是内接或外接都无法同时测出流经电阻的电流I 和电阻两端的电压U ，不可避免存在测量线路缺陷。电桥是用比较法测量电阻的仪器。电桥的特点是灵敏、准确、使用方便，它被广泛地应用于现代工业自动控制电气技术、非电量转化为电学量测量中。电桥可分为直流电桥、交流电桥，直流电桥可以用于测电阻，交流电桥可用于测电容、电感。通过传感器可以将压力、温度等非电学量转化为传感器阻抗的变化进行测量。惠斯通电桥属于直流电桥，主要用于测量中等数值的电阻（101~106Ω）。对于太小的电阻（10-6~101Ω量级），要考虑接触电阻、导线电阻，可考虑使用双臂电桥；对于大电阻（107Ω级），要考虑使用冲击检流计等方法。惠斯通电桥使用检流计作为指零仪表，而实验室用检流计属于μΑ表，电桥的灵敏度要受检流计的限制。 1．惠斯通电桥测量原理图1是惠斯通电桥的原理图。四个电阻R 0、R 1、R 2、R x 连成四边形，称为电桥的四个臂。四边形的一个对角线连有检流计，称为“桥”；四边形的另一对角线接上电源，称为电桥的“电源对角线”。E 为线路中供电电源，学生实验用双路直流稳压电源，电压可在0-30V 之间调节。R 保护为较大的可变电阻，在电桥不平衡时取最大电阻作限流作用以保护检流计；当电桥接近平衡时取最小值以提高检流计的灵敏度。限流电阻用于限制电流的大小，主要目的在于保护检流计和改变电桥灵敏度。电源接通时，电桥线路中各支路均有电流通过。当C 、D 两点之间的电位不相等时，桥路中的电流0≠g I ，检流计的指针发生偏转；当C 、D 两点之间的电位相等时，桥路中的电流0=g I ，检流计指针指零（检流计的零点在刻度盘的中间），这时我们称电桥处于平衡状态。因此电桥处于平衡状态时有： 0=g I DB CB AD AC U U U U == R Rx I I = 21R R I I = 11R I R I R x Rx = 2200R I R I R R = 于是 2 10 R R R R x =即102R R R R x = 此式说明，电桥平衡时，电桥相对臂电阻的乘积相等。这就是电桥的平衡条件。根据电桥的平衡条件，若已知其中三个臂的电阻，就可以计算出另一个桥臂电阻，因此，电桥测电阻的计算式为 002 1KR R R R R x == （1）电阻1R 、2R 为电桥的比率臂，x R 为待测臂，0R 为比较臂，0R 作为比较的标准，实

LCR数字电桥-说明书

L C R 数字电桥 LW2812C/LW2811C 使用说明 INSTRUCTIONMANUAL LW香港龙威仪器仪表有限公司香港龙威仪器仪表有限公司使用说明书 LW2812C/LW2811C LCR数字电桥一、概述 LW2812C/LW2811C型LCR数字电桥是以微处理技术为基础的自动测量电感量L、电容量C、电阻R、品质因数Q、损耗角正切值D、品质因素Q的智能化参数测量仪器。本仪器将实用的功能，良好的性能，及便利的操作融为一体，可广泛用于工、院校等各类用户对元件参数进行精确测量。本仪器采用了先进的测量原理和五端测量技术，可以长时间精确测量而无需专门调校。为保证仪器的精确测量，可通过仪器的清“0”功能将由于测试夹所引起的杂散电容和引线电阻予以清除。二．使用前的注意事项 2.1 检查电源电压 LW2812C/LW2811C由220V±10%的交流电压（交流频率为50Hz）供电，电源插座于仪器后面板，保险丝也位于电源插座内。如果跟换保险丝清依照以下步骤进行：·使用一字型起子来撬开保险座外盖(外盖上有一小凹槽） ·装上慢融式，1A,250V保险丝。 ·再把保险座外盖装上即可。警告：为避免雷击，请使用接地交流电源插座。

警告：为避免人员伤害，在装卸保险丝时把电源线先拔除。 2.2 操作环境 LW2812C/LW2811C可正常工作的室温范围是0℃到40℃。如果超出此范围可能会使仪器出现故障。不要将仪器置在有强烈磁场或是强电场的环境下测量，因为测量的结果可能会受到影响而失去精确度。 2.3 仪器的安装和操作请放置LW2812C/LW2811C在通风良好的工作场所，以免仪器因过热而损坏。 2.4 仪器测试夹具或测试电缆应保持清洁，以保证测试件接触良好。图一LW2812C/LW2811C前面板图 (1) 电源开关控制仪器电源开或关 (2) 功能指示四年制LED指示灯，用于指示当前测量参数，L、C、R。 (3) 主参数显示五位LED数码管，用于显示L、C、R参数值。 (4) 主参数但未必指示三只LED指示灯，用于指示当前显示主参数的单位。 (5) 副参数显示四位LED数码管，用于显示D或Q值。 (6) 功能指示二只LED指示灯，用于指示当前测量副参数，D、Q。 (7) 参数键按键进行主参数选择，L、C或R。 (8) 频率键按键选择设定施加于被测元件上的测试信号频率，由三只LED指示灯进行指示。(9) 等效键按键选择仪器测量时的等效电路，有串联和并联两种。

惠斯通电桥原理

惠斯通电桥原理 Hessen was revised in January 2021

的可变电阻，在电桥不平衡时取最大电阻作限流作用以保护检流计；当电桥接近平衡时取最小值以提高检流计的灵敏度。限流电阻用于限制电流的大小，主要目的在于保护检流计和改变电桥灵敏度。电源接通时，电桥线路中各支路均有电流通过。当C 、D 两点之间的电位不相等时，桥路中的电流0≠g I ，检流计的指针发生偏转；当C 、D 两点之间的电位相等时，桥路中的电流0=g I ，检流计指针指零（检流计的零点在刻度盘的中间），这时我们称电桥处于平衡状态。因此电桥处于平衡状态时有：于是 2 1 0R R R R x =即102R R R R x = 此式说明，电桥平衡时，电桥相对臂电阻的乘积相等。这就是电桥的平衡条件。根据电桥的平衡条件，若已知其中三个臂的电阻，就可以计算出另一个桥臂电阻，因此，电桥测电阻的计算式为 002 1 KR R R R R x == （1）电阻1R 、2R 为电桥的比率臂，x R 为待测臂，0R 为比较臂，0R 作为比较的标准，实验室常用电阻箱。由(1)式可以看出，待测电阻x R 由比率值K 和标准电阻0R 决定，比值K 可以作成10n ，这是成品电桥常用的方法。检流计在测量过程中起判断桥路有无电流的作用，只要检流计有足够的灵敏度来反映桥路电流的变化则电阻的测量结果与检流计的精度无关，由于标准电阻可以制作得比较精密，所以利用电桥的平衡原理测电阻的准确度可以很高，大大优于伏安法测电阻，这也是电桥应用广泛的重要原因。

惠斯通电桥测电阻

用半偏法和惠斯通电桥测电表内阻实验目的 1．掌握惠斯通电桥的原理，并通过它初步了解一般桥式线路的特点。 2．学会使用惠斯通电桥测量电阻。实验仪器 QJ23型电桥，电阻箱，检流计，滑线变阻器，直流稳压电源等。实验原理前面我们介绍的伏安法测量电阻，其精度不够高。这一方面是由于线路本身存在缺点，另一方面是由于电压表和电流表本身的精度有限。所以，为了精确测量电阻，必须对测量线路加以改进。惠斯通电桥（也称单臂电桥）的电路如图1所示，四个电阻R 1、R 2、R b 、R X 组成一个四边形的回路，每一边称作电桥的“桥臂”，在一对对角AD 之间接入电源，而在另一对角BC 之间接入检流计，构成所谓“桥路”。所谓“桥”本身的意思就是指这条对角线BC 而言。它的作用就是把“桥”的两端点联系起来，从而将这两点的电位直接进行比较。B 、C 两点的电位相等时称作电桥平衡。反之，称作电桥不平衡。检流计是为了检查电桥是否平衡而设的，平衡时检流计无电流通过。用于指示电桥平衡的仪器，除了检流计外，还有其它仪表，它们称为“示零器”。当电桥平衡时，B 和C 两点的电位相等，故有 AC AB V V = CD BD V V = （1）由于平衡时0=g I ，所以B 、C 间相当于断路，故有 21I I = b X I I = （2）所以 11R I R I X X = 22R I R I b b = 可得 X b R R R R 21= （3）或 b X R R R R 2 1= （4）这个关系式是由“电桥平衡”推出的结论。反之，也可以由这个关系式推证出“电桥平衡”来。因此（3）式称为电桥平衡条件。如果在四个电阻中的三个电阻值是已知的，即可利用（3）式求出另一个电阻的阻值。这就是应用惠斯通电桥测量电阻的原理。

直流单臂电桥的工作原理

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。）从而可以测量R3/R4×（R1=R2数值，当电桥平衡时有：R4、R3、R2通过电桥调节．

惠斯通电桥原理

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交流电桥的原理和应用

交流电桥的原理和应用交流电桥是一种比较式仪器，在电测技术中占有重要地位。它主要用于测量交流等效电阻及其时间常数；电容及其介质损耗；自感及其线圈品质因数和互感等电参数的精密测量，也可用于非电量变换为相应电量参数的精密测量。常用的交流电桥分为阻抗比电桥和变压器电桥两大类。习惯上一般称阻抗比电桥为交流电桥。本实验中交流电桥指的是阻抗比电桥。交流电桥的线路虽然和直流单电桥线路具有同样的结构形式，但因为它的四个臂是阻抗，所以它的平衡条件、线路的组成以及实现平衡的调整过程都比直流电桥复杂。【交流电桥的原理】图1是交流电桥的原理线路。它与直流单电桥原理相似。在交流电桥中，四个桥臂一般是由交流电路元件如电阻、电感、电容组成；电桥的电源通常是正弦交流电源；交流平衡指示仪的种类很多，适用于不同频率范围。频率为200Hz 以下时可采用谐振式检流计；音频范围内可采用耳机作为平衡指示器；音频或更高的频率时也可采用电子指零仪器；也有用电子示波器或交流毫伏表作为平衡指示器的。本实验采用高灵敏度的电子放大式指零仪，有足够的灵敏度。指示器指零时，电桥达到平衡。图1 交流电桥原理一、交流电桥的平衡条件我们在正弦稳态的条件下讨论交流电桥的基本原理。在交流电桥中，四个桥臂由阻抗元件组成，在电桥的一个对角线cd 上接入交流指零仪，另一对角线ab 上接入交流电源。当调节电桥参数，使交流指零仪中无电流通过时（即I 0=0），cd 两点的电位相等，电桥达到平衡，这时有 U ac =U ad U cb =U db 即 I 1Z 1=I 4Z 4 I 2Z 2=I 3Z 3 两式相除有 3 34 4221Z I Z I Z I Z I 1 当电桥平衡时，I 0=0，由此可得 I 1=I 2，I 3=I 4 所以 Z 1Z 3=Z 2Z 4 （1）上式就是交流电桥的平衡条件，它说明：当交流电桥达到平衡时，相对桥臂的阻抗的乘

惠斯通电桥实验报告.doc

云南农业大学物理实验报告实验名称：惠斯通电桥测量电阻一、实验目的 (1)了解惠斯通电桥的构造和测量原理。 (2)掌握用惠斯通电桥测电阻的方法。 (3)了解电桥灵敏度的概念及其对电桥测量准确度的影响。二、实验仪器滑线式电桥，箱式电桥，检流计，电阻箱，滑动电阻器，待测电阻，电源，开关，导线等。三、实验原理： 1.惠斯通电桥的测量原理如图1所示，由已知阻值的三个电阻R 0、R 1、R 2和一个待测电阻R x 组成一个四边形，每一条边称为电桥的一个臂，在对角A 、B 之间接入电源E ，对角C 、D 之间接入检流计G 。适当调节R 0、R 1、R 2的阻值，可以使检流计G 中无电流流过，即C 、D 两点的电势相等，电桥的这种状态称为平衡态。电桥的平衡条件为 1 002 x R R R KR R = = (1) 式中比例系数K 称为比率或倍率，通常将R1、R2称为比率臂，将R0称为比较臂。

2.电桥的灵敏度式(1)是在电桥平衡的条件下推导出来的，而电桥是否达到真正的平衡状态，是由检流计指针是否有可察觉的偏转来判断的。检流计的灵敏度是有限的，当指针的偏转小于0.1格时，人眼就很难觉察出来。在电桥平衡时，设某一桥臂的电阻是R ，若我们把R 改变一个微小量ΔR ，电桥就会失去平衡，从而就会有电流流过检流计，如果此电流很小以至于我们未能察觉出检流计指针的偏转，我们就会误认为电桥仍然处于平衡状态。为了定量表示检流计的误差，我们引入电桥灵敏度的概念，它定义为 n S R R ?= ? (2) 式中，ΔR 为电桥平衡后电阻R 的微小改变量，Δn 为电阻R 变化后检流计偏离平衡位置的格数，所以S 表示电桥对桥臂电阻相对不平衡值ΔR /R 的反应能力。 3.滑线式惠斯通电桥滑线式惠斯通电桥的构造如图2所示。A 、B 、C 是装有接线柱的厚铜片（其电阻可以忽略），A 、B 之间为一根长度为L 、截面积和电阻率都均匀的电阻丝。电阻丝上装有接线柱的滑键可沿电阻丝左右滑动，按下滑键任意触头，此时电阻丝被分成两段，设AD 段的长度为L 1、电阻为R 1，DB 的长度为L 2、电阻为R 2，因此当电桥处于平衡状态时，有 111 000221 x R L L R R R R R L L L = ==- (3) 式中，L 1的长度可以从电阻丝下面所附的米尺上读出，R 0用一个十进制转盘式电阻箱作为标准电阻使用。另外电源E 串联了一个滑线变阻器RE ，对电路起保护、调节作用。为了消除电阻丝不均匀带来的误差，可用交换R 0与R x 的位置重新测量的方法来解决。也就是在测定R x 之后，保持R 1、R 2不变（即D 点的位置不变），将R 0与R x 的位置对调，重新调节R 0为0R '，使电桥达到平衡，则有 221 000 111 x R L L L R R R R R L L -'''= == (4) 所以 221 000 111 x R L L L R R R R R L L -'''= == (5) 由式(5)可知，Rx 与R1、R2（或L1、L2）无关，它仅取决于R0的准确度。可以证明

T D数字电桥使用说明书

第1章准备使用 1.1开箱检查 1.2电源要求 1.3电源和保险丝选择 1.4周围环境 1.5使用测试夹具 1.6预热和连续工作时间 1.7仪器的其它特性第2章面板说明 2.1前面板说明错误!未定义书签。 2.2后面板说明 2.3显示区域定义第3章操作说明 3.1开机 3.2参数设定 3.3频率设定 3.4测试信号电压选择 3.5信号源内阻选择 3.6测量速度选择 3.7等效电路方式错误!未定义书签。 3.7.1设置串联与并联 3.7.2选择串联或并联方式 3.8量程设定 3.9开路清零 3.10短路清零第4章基本性能指标 4.1测量参数 4.2等效方式 4.3量程

4.4 测试端方式 4-18 4.5 测试速度 4.6 基本精度 4.6.1 影响准确度的测量参数最大值、最小值 4.6.2 测量速度误差因子KS 4.6.3 测试电平误差因子KV 4.6.4 测试频率误差因子KF 4.7 测试信号频率 4.8 测试信号电平 4.9 输出阻抗 4.10 测量显示范围 4.11 清零功能 4.12 量程保持公公司司声声明明：：本说明书所描述的可能并非仪器所有内容，深圳中仪通公司有权对本产品的性能、功能、内部结构、外观、附件、包装物等进行改进和提高而不作另行说明！由此引起的说明书与仪器不一致的困惑，可我公司进行联系。

第1章准备使用本章讲述当您收到仪器后必须进行的一些检查，以及在安装使用仪器之前必须了解和具备的条件。 1.1 开箱检查感谢您购买和使用我公司产品，在您使用本仪器前请首先根据随机的装箱清单进行检查和核对。若有不符可尽快与我公司联系，以维护您的权益。 1.2 电源要求（1）供电电压范围：198V～242V或99V～121V。（2）供电频率范围：47.5 Hz～63 Hz。（3）供电功率范围：≤20VA。（4）电源输入相线L、零线N、地线E应与本仪器电源插头相对应。（5）本仪器已经经过仔细设计以减少因AC电源端输入带来的杂波干扰，然而仍应尽量使其在低噪声的环境下使用，如果无法避免，请安装电源滤波器。——————————————————————————————————————警告：为了防止漏电对仪器或人造成伤害，用户必须保证供电电源的地线可靠接到大地。——————————————————————————————————————1.3 电源和保险丝选择在接通仪器电源之前，请首先确认电源选择开关已经选择了正确的输入电源电压。电源选择如图1-1所示。图1-1 输入电源选择仪器出厂已配备了0.5A快熔保险丝，用户应使用本公司配备的保险丝或选用相同规格的保险丝。 1.4 周围环境（1）请不要在多尘、多震动、日光直射、有腐蚀气体下使用。（2）仪器正常工作时应在温度为0℃～40℃，相对湿度≤75%，因此请尽量在此条件下使用仪器，以保证测量的准确度。（3）本仪器已经经过仔细设计以减少电源端的杂波干扰，然而仍应尽量使其在低噪声的环境下使用，如果无法避免，请安装电源滤波器。（4）仪器长期不使用，请将其放在原始包装箱或相似箱子中储存在温度为5℃～

惠斯通电桥

实验六惠斯通电桥 Experime nt 6 Determi ning resista nee using a Wheatst one bridge 电桥电路在电学中是一种很基本的电路。利用电桥平衡原理构成的电测仪器，不仅可以测电阻，也可以测电容、电感，并可通过这些物理量的测量来间接测量非电学量，例如温度、压力等，因此电桥电路在自动化仪表和自动控制中有着广泛的应用。本实验的基本要求是自组直流电桥，并用自组电桥及箱式电桥测量中值电阻。实验目的Experimental purpose 1. 掌握惠斯通电桥测量电阻的基本方法 2. 掌握自组惠斯通电桥的基本原理。实验原理Experimental principle 1. 电桥平衡条件（condition of electric bridge balanee）图1所示为电桥电路原理图，它是由四个桥臂电阻和一个检流计组成，其中图1电桥原理图 R i，R2是已知标准电阻，称为“比率臂”； R s是可变标准电阻（电阻箱），称为“比较臂” ；R x是被测电阻，称为“测量臂” ;B， D间接检流计。接通电路后，检流计一般不指零，说明B，D两点电位不相等，通过调节R s,使检流计中无电流通过（I K=0）,此时电桥达到平衡，由图可见，电桥平衡的条件是B、D两点电位相等。即所以有R x色（1）

又I l l x, I2 I s R s R2 R i R x - R s ⑵ R2 式（1）称电桥平衡条件，即相邻两臂电阻之比相等。令M=R i/R2，称为“倍率”，则式（2）可写为R x=MR s。因此当电桥调平衡后，只要读出M和R s值，待测电阻R x便可得到。 2. 电桥灵敏度（electric bridge sensitivity）式（2）是在电桥平衡的条件下推导出来的。而电桥是否平衡，是根据检流计指针有无偏转来判断的。检流计的灵敏度总是有限的，例如实验室常用的AC5 型指针式检流计，其指针偏转一格对应电流为10-6A左右，当通过它的电流小于 10-7A时，指针的偏转小于0.1格，观测者就很难觉察出来。假如电桥在旦=1 R2 时调到平衡，根据式（2）得到R x= R s,此时若把R s改变一微小量△ R s,电桥就应当失去平衡，检流计中应有一微小电流l g '通过；但当l g' <10-7A时，则观察不到检流计指针的偏转，人们仍认为电桥仍是平衡的，因而又得到 △ R s就是由于检流计灵敏度有限而给直流电桥测电阻时带来的测量误差。显而易见，检流计越灵敏，电桥就越灵敏，由检流计带给电桥的测量误差也越小。电桥的灵敏度也不是越高越好，那样会给平衡调节造成困难。电桥灵敏度的高低除了与所使用的检流计有关外，还与电源电压等其它因素有关。直流电桥灵敏度可表示为 n 底 R x

单臂电桥的工作原理(详细)

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

惠斯通电桥原理

惠斯通电桥原理文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

惠斯通电桥在实验中，测量电阻的常见方法有伏安法和电桥法。伏安法测量电阻的公式为R=U/I （测量的电阻两端电压/测量的流经电阻的电流），除了电流表和电压表本身的精度外，还有电表本身的电阻，不论电表是内接或外接都无法同时测出流经电阻的电流I 和电阻两端的电压U ，不可避免存在测量线路缺陷。电桥是用比较法测量电阻的仪器。电桥的特点是灵敏、准确、使用方便，它被广泛地应用于现代工业自动控制电气技术、非电量转化为电学量测量中。电桥可分为直流电桥、交流电桥，直流电桥可以用于测电阻，交流电桥可用于测电容、电感。通过传感器可以将压力、温度等非电学量转化为传感器阻抗的变化进行测量。惠斯通电桥属于直流电桥，主要用于测量中等数值的电阻（101~106Ω）。对于太小的电阻（10-6~101Ω量级），要考虑接触电阻、导线电阻，可考虑使用双臂电桥；对于大电阻（107Ω级），要考虑使用冲击检流计等方法。惠斯通电桥使用检流计作为指零仪表，而实验室用检流计属于μΑ表，电桥的灵敏度要受检流计的限制。 1．惠斯通电桥测量原理图1是惠斯通电桥的原理图。四个电阻R 0、R 1、R 2、R x 连成四边形，称为电桥的四个臂。四边形的一个对角线连有检流计，称为“桥”；四边形的另一对角线接上电源，称为电桥的“电源对角线”。E 为线路中供电电源，学生实验用双路直流稳压电源，电压可在0-30V 之间调节。R 保护为较大的可变电阻，在电桥不平衡时取最大电阻作限流作用以保护检流计；当电桥接近平衡时取最小值以提高检流计的灵敏度。限流电阻用于限制电流的大小，主要目的在于保护检流计和改变电桥灵敏度。电源接通时，电桥线路中各支路均有电流通过。当C 、D 两点之间的电位不相等时，桥路中的电流0≠g I ，检流计的指针发生偏转；当C 、D 两点之间的电位相等时，桥路中的电流0=g I ，检流计指针指零（检流计的零点在刻度盘的中间），这时我们称电桥处于平衡状态。因此电桥处于平衡状态时有：于是 2 1 0R R R R x =即102R R R R x = 此式说明，电桥平衡时，电桥相对臂电阻的乘积相等。这就是电桥的平衡条件。根据电桥的平衡条件，若已知其中三个臂的电阻，就可以计算出另一个桥臂电阻，因此，电桥测电阻的计算式为 002 1 KR R R R R x == （1）

平衡电桥原理

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 34 R 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 ) --=++114422330AC 11223344(R R )(R R )(R R )(R R )U U (R R R R )(R R R R )+?+?-+?+?=+?++?+?++?3121240AC 2121234 R R R R R R U U ()(R R )R R R R ????=--++