直流电桥的工作原理

一:直流电桥测量电阻的工作原理

直流电桥是用比较法测量物理量的电磁学基本测量仪器,电桥的种类很多,如单臂和双臂电桥。

测量中等阻值(10~106Ω)的电阻要用惠斯登单臂电桥进行测量;

若要测量更大阻值的电阻,一般采用高电阻电桥或兆欧表;

而要测量阻值较小的电阻,一般采用双臂电桥(开尔文电桥)。

电桥的测量准确度高、稳定性好,所以被广泛用于电磁测量、自动调节和自动控制中。

最简单的电桥是由四个支路组成的电路。各支路称为电桥的“臂”。

如图,电路中有一未知电阻(R2),一对角线中接入直流电源U,另一对角线接入检流计G。可以通过调节各已知电阻的值使G中无电流通过,则电桥平衡,未知电阻R2=R1·R4/R3。

惠斯登单臂电桥是最基本的直流单臂电桥。其工作原理:假设四个电阻固定,当s闭合时,若满足:“R3*R2=R1*R4”,即对角的电阻乘积相等,则此时Ucd等于0,就是cd间没有电压。利用这个原理,当等式两边四个量中的一个为未知量的时候,如果调节其余三个电阻的值能使得等式成立,那么用公式就可以得到未知量。但是实际上只要等式两边各有一个可以调节的可变电阻,那么另外两个电阻有一个是定值,则余下的另外一个必然可以得到。

用这个原理可以做成电阻测量箱。而这个原理用的就是“电桥”的概念,或者说“平衡电桥”的概念。

二:电桥电路图原理

电桥由四个臂组成,每一个臂可以是电阻,也可以是电容、电感、二极管等俯件。

如图,电阻R1~R4组成电桥,N1、N2两点接一电压,当R1/R2=R3/R4时,电桥平衡,A、B两点的电压差为零。

电桥应用很广,可以作桥式整流,可以用于精确测量等。

三:什么是直流电桥

常见的惠斯顿电桥即属此类。

它的特点就是:电源采用直流,测量电路使用的电源也是直流,而且其表头、比较臂、比例臂流过的电流性质都是直流。

交流电桥则不然。

四:电桥原理是什么?

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:

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ΔR1、ΔR2、ΔR3、ΔR4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ΔR1 < 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。

五:求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

六:直流电桥测电阻

电桥是一种利用电位比较的方法进行测量的仪器,因为具有很高的灵敏度和准确性,在电测技术和自动控制测量应用极为广泛。电桥可分为直流电桥与交流电桥。直流电桥又分直流单电桥和直流双电桥。直流单电桥(惠斯通电桥)适于测量10~106Ω中阻值电阻。直流双电桥(开尔文电桥)适于测量10-5~10Ω低阻值电阻。 图5-1 单臂电桥原理图A R 1B C D R 2R E K G RX【实验目的】:1.了解直流单电桥和双电桥的结构及工作原理;2.掌握电桥测电阻的方法; 【实验原理】1.单电桥测电阻原理惠斯通电桥是最常用的直流电桥。由三个精密电阻及一个待测电阻组成四个桥臂。对角A、C两端接电源,B、D之间连接一个检流计作"桥",直接比较两端的电位。当达到平衡时桥两端电位相等,Ig=0。此时 。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RxRxC1 C2 P1 P2 图5-2四线接法Rxr1r2r3r4接电源回路接高电阻图5-3 四线接法等效电路图 2.双电桥测低电阻的原理单电桥测几欧姆的低电阻时,由于引线电阻和接触电阻 (约10-2~10-4Ω),已经不可忽略,致使测量值误差较大。改进办法是将其中的低电阻桥臂改为四端接法,并增接一对高电阻(如图5-3)。 改用四线接法后的等效电路为图3。r1,r2串联在电源回路中,其影响可忽略。r3,r4接高电阻,其影响也可忽略。图5-4 双臂电桥原理图 G1I121I2 P2 P'2 P'1P1 rRC1 C22 C'C1'I3I2I3I3RXER2RR'R'实际的电路如图5-4。由电路方程解得 使r尽量小,并将两对比率臂做成联动机构,尽量使 则 。【实验仪器】1.QJ-23型携带式单电桥臂(1)刻度盘示值 ,分为0.001.0.01.0.1.1.10.100.1000共七档。(2)测量臂R:由四个十进位电阻盘组成×1000,×100,×10,×1。(3)端钮X1和X2接被测电阻。(4)电流计G用作平衡指示器。(5)电源B,使用内带电池,接通B、G按钮,应跃按。图5-5 QJ-23型携带式单电桥图5-6 单电桥电路图

2.QJ-44型携带式双电桥图5-7 QJ-44型携带式双电桥图5-8 双电桥电路图

(1)比率C: ,分为×0.01,×0.1,×1,×10,×100五档。(2)测量盘:由粗调盘和细调盘组成。粗调盘有0.01~0.1十档,细调盘从0.0000~0.001连续可调,还应再估读一位。(3)高灵敏度电流计:由放大器和电流表组成。灵敏度旋钮逆时计转到头为迟钝位置,顺时针转到头为最灵敏位置,内接放大器电源:由开关B1接通,不用时务必断开B1,以免耗电。调零旋钮每改变灵敏度,要调整零点。(4)电源B,本实验采用外接市电供电,B,G按钮宜跃按。(5)四端接线钮:待测低电阻必须四端接法。 【实验内容】1.单电桥测电阻(1)测量前,接好电源,调节电流计零点。(2)预置C.R根据待测电阻的大约值及 的关系,将R盘置为千位数,再定C的大小。如欲测100Ω的电阻,将R置于1000,C选0.1,可测出四位有效位数。(3)跃按B.G按钮,调节测量盘R直到平衡。(4)稍微改变R值,记下 ,同时观察检流计并记下指针偏转的格数 。(5)将所得数据填入表格。(6)实验完毕,要还原仪器。2.双电桥测低电阻(1)测量前接好电源,接通放大器开关,调节电流计零点。(2)预置C、R,选择原则也是使有效......余下全文>>

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