交流电桥

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

非平衡直流电桥的原理和应用

非平衡直流电桥的原理和应用

非平衡直流电桥的原理和应用 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）。它们只能用于测量具有相对稳定状态的物理量，而在实际工程中和科学实验中，很多物理量是连续变化的，只能采用非平衡电桥才能测量；非平衡电桥的基本原理是通过桥式电路来测量电阻，根据电桥输出的不平衡电压，再进行运算处理，从而得到引起电阻变化的其它物理量，如温度、压力、形变等。【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（惠斯登电桥）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及非平衡电桥功率输出法测电阻； 4．单臂电桥采用“三端”法测量电阻的意义。 【实验仪器】 1. FQJ型教学用非平衡直流电桥； 2. FQJ非平衡电桥加热实验装置。 【实验原理】

FQJ 型教学用非平衡直流电桥包括单臂直流电桥，非平衡直流电桥，上节我们已经对单臂电 桥有所了解，下面对非平衡电桥的工作原理进行介绍。 图1 非平衡电桥原理图 1．非平衡电桥桥路输出电压 非平衡电桥原理如图1所示，当负载电阻g R →∞ ，即电桥输出处于开路状态时，g 0I = ，仅有电压输出,并用0U 表示，根据分压原理，ABC 半桥的电压降为S U ，通过14, R R 两臂的电流为： S 1414 U I I R R ==+ （1） 则4 R 上之电压降为： 4BC S 14R U U R R =?+ （2） 同理 3R 上的电压降为： 3DC S 23R U U R R =?+ （3） 输出电压0U 为BC U 与DC U 之差

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 ~106 Q ）O 对于太小 的电阻 （10"6 ~101 Q 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（107Q 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 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 o 、R i 、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I g -0，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I g =0，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： I g =0 U AC =U AD 于是空二邑即R x R 2二R 0R 1 R 0 R 2 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 R x 二邑凤二 KR 。 （1） R 2 电阻R 1、R 2为电桥的比率臂，R x 为待测臂，R 为比较臂，R 。作为比较的标准，实 A 表，电桥的灵敏度要受检流计的限制。 [1 U CB = U DB 1 Rx = 1 R0 I R1 = I R2 1 Rx R x = 1 R1 R 1 1 R0R 0 = 1 R2 R 2

DH4518交流电桥的原理和应用

交流电桥的原理和设计 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。 【实验目的】 1、掌握交流电桥的平衡条件和测量原理 2、设计各种实际测量用的交流电桥 3、验证交流电桥的平衡条件 【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积相等。 由图1可知，若第一桥臂由被测阻抗Z x 构成，则 Z x = 3 2 Z Z Z 4 当其他桥臂的参数已知时，就可决定被测阻抗Z x 的值。 二、交流电桥平衡的分析 下面我们对电桥的平衡条件作进一步的分析。 在正弦交流情况下，桥臂阻抗可以写成复数的形式 Z=R+jX=Ze j φ 若将电桥的平衡条件用复数的指数形式表示，则可得 Z 1e j φ12Z 3e j φ3=Z 2e j φ22Z 4e j φ4 即 Z 12Z 3 e j(φ1+φ3)=Z 22Z 3 e j(φ2+φ4) 根据复数相等的条件，等式两端的幅模和幅角必须分别相等，故有 Z 1Z 3=Z 2Z 4 φ1+φ3=φ2+φ4 上面就是平衡条件的另一种表现形式，可见交流电桥的平衡必须满足两个条件：一是相对桥臂上阻抗幅模的乘积相等；二是相对桥臂上阻抗幅角之和相等。 由式（2）可以得出如下两点重要结论。 1、交流电桥必须按照一定的方式配置桥臂阻抗 如果用任意不同性质的四个阻抗组成一个电桥，不一定能够调节到平衡，因此必须把电桥各元件的性质按电桥的两个平衡条件作适当配合。 在很多交流电桥中，为了使电桥结构简单和调节方便，通常将交流电桥中的两个桥臂设计为纯电阻。 ) 2(

交流电桥测电容

交流电桥测电容 一、实验目的 1．了解交流电桥的平衡原理及配置方法． 2．自组交流电桥测量电容及损耗． 3．学习使用数字电桥测量电阻、电容． 二、仪器与用具 低频信号发生器，交流毫伏表，交流电阻箱，可调标准电容箱(例如RX7-0型)，待测电容，电阻，数字电桥，开关等． 实验原理 1．交流电桥平衡条件 交流电桥是对比直流电桥的结构而发展出来的，它在测量电路组成上与惠斯通电桥相似，如图28-1所示，电桥的四个臂1~Z ，2~Z ，3~Z ，4~ Z 通常是复阻抗(可以是电阻、电容、电 感或它们的组合)，ab 间接交流电源E ，cd 间接交流平衡指示器D (毫伏表或示波器等)． 电桥平衡时，c 、d 两点等电位，由此得到交流电桥的平衡条件： 1~Z 3~Z =2~Z 4~Z (28.1) 利用交流电桥测量未知阻抗 X Z ~ (X Z ~=1~Z )的 过程就是调节其余各臂阻抗参数使(28.1)式满足 的过程．一般来说，X Z ~包含二个未知分量，实际 上按复阻抗形式给出的平衡条件相当于两个实数 平衡条件，电桥平衡时它们应同时得到满足，这 意味着要测量X Z ~，电桥各臂阻抗参数至少要有两 个可调，而且各臂必须按电桥的两个平衡条件作 适当配置． 图28—1 2．桥臂配置和可调参数选取的基本原则 在多数交流电桥中，为了使线路结构简单和实现“分别读数”(即电桥的两个可调参数分别只与被测阻抗的一个分量有单值的函数关系)，常把电桥的两个臂设计成纯电阻(统称为辅助臂)，这样，除被测x Z ~ 外只剩一个臂具有复阻抗性质，此臂由标准电抗元件(标准电感或标准电容 )与一个可调电阻适当组合而成(称为比较臂)，在这样的条件下，由交流电桥的平衡条件得到桥臂配置和可调参数选取的基本原则． (1)当比较臂与被测臂阻抗性质相同(指同为电感性或电容性)，二者应放在相邻的桥臂位置上；反之，应放在相对的桥臂位置上． (2)若取比较臂的两个阻抗分量作可调参数，则当比较臂阻抗分量的联接方式(指串联或并联)与被测臂等效电路的联接方式一致时，二者应放在相邻的桥臂位置；反之，就放在相对的桥臂位置． (3)当缺乏可调标准电抗元件或需要采用高精度固定电抗元件作为标准量具时，则选取辅助臂和比较臂所含电阻中的两个作为可调参数使电桥趋于平衡．(此时一般不能分别读

交流电桥的使用

实验二十三 DH4518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。 一、实验目的 1、掌握交流电桥的平衡条件和测量原理； 2、设计各种实际测量用的交流电桥； 3、验证交流电桥的平衡条件。 二、实验仪器 DH4518型交流电桥实验仪 三、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I0=0），cd两点的电位相等，电桥达到平衡，这时有 - 1 -

交流电桥实验报告

[标签:标题] 篇一：交流电桥测电容和电感 实验二十八交流电桥测电容和电感 交流电桥与直流电桥相似，也由四个桥臂组成。但交流电桥组成桥臂的元件不仅是电阻，还包括电容或电感以及互感等。由于交流电桥的桥臂特性变化繁多，因此它测量范围更广泛。交流电桥除用于精确测量交流电阻、电感、电容外，还经常用于测量材料的介电常数、电容器的介质损耗、两线圈间的互感系数和耦合系数、磁性材料的磁导率以及液体的电导率等。当电桥的平衡条件与频率有关时，可用于测量交流电频率等。交流电桥电路在自动测量和自动控制电路中也有着广泛的应用。 一、实验目的 1．了解交流电桥的平衡原理及配置方法． 2．自组交流电桥测量电感、电容及损耗． 3．学习使用数字电桥测量电阻、电感和电容． 二、仪器与用具 低频信号发生器，交流毫伏表，交流电阻箱，可调标准电容箱(例如RX7-0型)，待测电容，电感线圈，电阻，数字电桥，开关等． 实验原理 1．交流电桥平衡条件 交流电桥是对比直流电桥的结构而发展出来的，它在测量电路组成上与惠斯通电桥相似，如图28-1所示，电桥的四个臂Z1，Z2，Z3，Z4通常是复阻抗(可以是电阻、电容、电 感或它们的组合)，ab间接交流电源E，cd间接交流平衡指示器D(毫伏表或示波器等)． 电桥平衡时，c、d两点等电位，由此得到交流电桥的平衡条件： ~~~~Z1Z3=Z2Z4 (28.1) ~~~~ 利用交流电桥测量未知阻抗ZX (ZX=Z1)的 过程就是调节其余各臂阻抗参数使(28.1)式满足 的过程．一般来说，ZX包含二个未知分量，实际 上按复阻抗形式给出的平衡条件相当于两个实数 平衡条件，电桥平衡时它们应同时得到满足，这 意味着要测量ZX，电桥各臂阻抗参数至少要有两 个可调，而且各臂必须按电桥的两个平衡条件作 适当配置．图28—1 2．桥臂配置和可调参数选取的基本原则 在多数交流电桥中，为了使线路结构简单和实现“分别读数”(即电桥的两个可调参数分别只与被测阻抗的一个分量有单值的函数关系)，常把电桥的两个臂设计成纯电阻(统称为辅助臂)，这样，除被测Zx外只剩一个臂具有复阻抗性质，此臂由标准电抗元件(标准电感或标准电容)与一个可调电阻适当组合而成(称为比较臂)，在这样的条件下，由交流电桥的平衡条件得到桥臂配置和可调参数选取的基本原则． (1)当比较臂与被测臂阻抗性质相同(指同为电感性或电容性)，二者应放在相邻的桥臂位置上；反之，应放在相对的桥臂位置上．~~~~~~ (2)若取比较臂的两个阻抗分量作可调参数，则当比较臂阻抗分量的联接方式(指串联或并联)与被测臂等效电路的联接方式一致时，二者应放在相邻的桥臂位置；反之，就放在相对的桥臂位置．

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

直流单臂电桥和直流双臂电桥使用方法及注意事项

直流单臂电桥和直流双臂电桥使用方法及注意事项 电桥是常用仪器，它的主要特点是灵敏度和准确度高，分为直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥主要用于测量电阻，根据结构不同，又可分为单臂电桥和双臂电桥两种。交流电桥主要用于测量电容、电感和阻抗等参数。万用阻抗电桥兼有直流电桥和交流电桥的功能。I×R 数字测量仪则是一种高性能的自动阻抗测量电桥。 直流单臂电桥 直流单臂电桥又称惠斯登电桥，是一种精密测量中值电阻(1Ω～1MΩ的直流平衡电桥。通常用来测量各种电机、变压器及电器的直流电阻。常用的有QJ23型携带式直流单臂电桥，图1为它的面板图。 图1 QJ23型直流单臂电桥面板图

①直流单臂面板图说明 a、比率臂转换开关共分七挡，分别是 0.001,0.01,0.1,1,10,100,1000。 b、比较臂转换开关由四组可调电阻串联而成，每组均有九个相同的电阻，分别为九个1Ω，九个10Ω，九个100Ω，九个1000Ω。调节面板上的四个读数盘，可得到0～99990范围内任意一个电阻值(其最小步进值为1Ω)。 c、被测电阻接线端钮。 d、按钮开关。B为电源开关，G为检流计支路开关。电桥不用时，应将G锁住(顺时针旋转)，以免检流计受振损坏。 e、检流计机械调零旋钮。 f、外接电源接线端钮。 g、检流计短路片及内、外接端钮。当使用机内检流计时，短路片应与“外接”端连接。当使用外接检流计时，短路片应与“内接”端连接。外接检流计从“外接”端与公共端接入。 ②单臂直流电桥测量步骤 a、将检流计锁扣打开，调节机械调零旋钮，使检流计指针指向零。 b、接上被测电阻Rx，根据It阻值范围选择适当倍率，使最高倍率(×1000))示数不为零为宜。 c、测量时，先按下电源按钮“B”，再按下检流计按钮“G”， 若检流计指针偏向“+”，则应增大比较臂电阻；若指针偏向“-”，则应减小比较臂电阻。调解平衡过程中不能把检流计按钮按死，待调

非平衡直流电桥的原理和应用

非平衡直流电桥的原理和应用 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）。它们只能用于测量具有相对稳定状态的物理量，而在实际工程中和科学实验中，很多物理量是连续变化的，只能采用非平衡电桥才能测量；非平衡电桥的基本原理是通过桥式电路来测量电阻，根据电桥输出的不平衡电压，再进行运算处理，从而得到引起电阻变化的其它物理量，如温度、压力、形变等。 【实验目的】 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本实验采用下内容： 1．直流单臂电桥（惠斯登电桥）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及非平衡电桥功率输出法测电阻； 4．单臂电桥采用“三端”法测量电阻的意义。 【实验仪器】 FQJ型教学用非平衡直流电桥；1. FQJ非平衡电桥加热实验装置。2. 【实验原理】 FQJ型教学用非平衡直流电桥包括单臂直流电桥，非平衡直流电桥，上节我们已经对单臂电桥有所了解，下面对非平衡电桥的工作原理进行介绍。 图1 非平衡电桥原理图 1．非平衡电桥桥路输出电压 R??，所示，当负载电阻非平衡电桥原理如图1g 0?I并即电桥输出处于开路状态时，,，仅有电压输出g U ABC为压压，用表示根据分原降半桥的理，电0UR R,电流为：，通过两臂的S41U S?II?41R?R）1（41R则上之电压降为：4． R4??UU（2）SBC R?R41R上的电压降为：同理3R3??UU（3）SDC R?R 32UUU之差为输出电压与DCBC0RR34U?UU?U?U?SS0BCDC R?RR?R3412 ????S RR?R?R3142RR?RRU?0，即电桥处（4）)?RR(RR3421U ? 于平衡状态。当满足条件时，电桥输出43210（5）式就称为电桥的平衡条件。为了测量的准确性，在测量的起始点，电桥必须调至平衡，称为预调平R, RRR, RR?。若关电阻变化有臂这样可使输出只固定，与为待测电阻某一，则当衡。1423x4R?R??R时，因电桥不平衡而产生的电压输出为：

交流电桥

实验十三 交流电桥 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臂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。 [实验目的] 1. 了解交流桥路的特点和调节平衡的方法。 2. 学会使用交流电桥测量电容及其损耗。 3. 学会使用交流电桥测量电感及其Q 值。 4. 学会使用交流电桥测量电阻。 [实验仪器] DH4518型交流电桥实验仪、待测元件。 [实验原理] 图4-13-1是交流电桥的原理线路。它与直流单臂电桥原理相似。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，具有足够的灵敏度。指示器指零时，电桥达到平衡。 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 42211Z I Z I Z I Z I = 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 （4-13-1） 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积相等。 由图4-13-1可知，若第一桥臂由被测阻抗Z x 构成，则： 43 2 Z Z Z Z x ?= 当其他桥臂的参数已知时，就可决定被测阻抗Z x 的值。 图4-13-1 交流电桥原理

交流电桥 (28)

实验题目：交流电桥 实验目的：掌握交流电桥的组成原理和用交流电桥测量电感和电容的方法。 实验原理：把惠斯通电桥的四个臂改为电抗元件，把直流电源和检流计改为交流电源和交 流平衡指示器，就组成交流电桥。 1、交流电桥及其平衡条件 其中在4 321,,,Z Z Z Z 是各桥臂的复阻抗，在A 、B 两端之间加入交流信号源，C 、D 两端之间接入交流零指示器（或交流平衡器），当电桥达到平 衡时，C 、D 两点点位相等，则有2211Z I Z I 4231Z I Z I （1） 可得 43 2 1Z Z Z Z （2） 即 43214 321 i i e Z Z e Z Z （3） 实部相等 4 321Z Z Z Z （4） 虚部相等 4321 (5) 2、元器件的等效电路 在交流电压作用下，往往桥臂所用元件存在能量损耗——相当于纯电阻能耗。 电阻在交流电作用下，往往具有电感和分布电容，电感元件也存在一定的导线电阻和分布电容，实际电感可等效为一个理想电感L 和一个纯电阻L R 的串联组合。 电容中一般含有电容率为 的介质。因而，电路中有一小部分电能在介质中损耗变成热能，可用等效C R 表示损耗。因此，通过电容器的支流电压和电流的相位差就不再是 2 。 3、测量电感 各臂阻抗 X X X s L j R L j R R Z R Z R Z R C j R Z '43 3221111/

平衡时 13232/R R R R R R C R R L X s X 其中Rx 为Lx 的损耗电阻，是由于涡流作用以热量形式发散出去，恰似在电感上串联一个Rx 等效电阻。 求出损耗电阻' R R R X 。电感的Q 值 X R L Q 。 4、测量电容 各臂阻抗 s s X X C j R Z C j R Z R Z R Z 11 432211 平衡时 S X S X R R R R C R R C 2 11 2 5、平衡调节 （1）事先设法知道待测元件的大概数值。根据平衡公式选定调节参数数值。 （2）分布反复调解。 实验器材：音频信号发生器、交流电阻箱四个、电容箱、待测电容、待测电感、耳机。 实验桌号：10号 实验内容：1，根据测Lx 原理图搭建交流电桥 2，测x L 、R 、x R 及x L 、x R 、Q 值

交流电桥 (2)

实验名称 ：交流电桥 实验目的：掌握交流电桥的组成原理和用交流电桥测电感电容的方法. 实验原理: 一，交流电桥组成与基本原理 平衡条件 ： 4 3 2 1Z Z Z Z 即 43214321 i i e Z Z e Z Z 实部相等 4 3 21Z Z Z Z 虚部相等 4 321 二,交流元件 电阻0R Z R i 电流与电压相位一致 电容 容抗1C X Z i C 电流比电压超前2 电感 感抗L x Z i L 电流比电压落后2 实验一:交流电桥测电感

各臂阻抗 1111 2 2 33441/11 s s X X X Z R i C R i C R Z R Z R Z R R i L R i L & &&& 12311x s R R i L R R i C R 实部与虚部分别相等,得到平衡时 2342312314//X s X X L R R C R R R R R R R R R R R 其中Rx 为Lx 的损耗电阻，是由于涡流作用以热量形式发散出去，恰似在电感上串联一个Rx 等效电阻。电感的Q 值 X R L Q 实验二:交流电桥测电容

各臂阻抗 11223411X X s s Z R Z R Z R i C Z R i C && && 121 1 s X s X R R R R i C i C 实部与虚部分别相等,得到平衡时, 2112 ,X S X S R R C C R R R R 其中CS 为标准电容，由电容箱调节RS 为标准电阻，由电阻箱调节，Rx 为Cx 的损耗电阻，是由于涡流 作用以热量形式发散出去，恰似在电容上串联一个Rx 等效电阻。 试验记录 实验仪器及规格精度 ZX17-1交直流电阻器 0.5W RX710型十进制电容箱50V AC 参考值 13X L mH : 10L R : 0.68X C F : 0.65C R : 1500f Hz 计算公式如下: 实验一 23'231'231//2X s X L X X X X L R R C R R R R R R R R R R R L fL Q R R 计算值填入试验表格

应变片与交流电桥

实验二 应变片与交流电桥、应变片电桥的应用 一、相敏检波器、移相器实验 实验目的：了解相敏检波器的原理和工作情况。 实验准备：预习 实验仪器和设备：相敏检波器、音频振荡器、移相器、直流稳压电源、低通滤波器、F/V表、双踪示波器 实验原理：相敏检波利用参考端电压的极性不同，导致输入—输出相位发生改变的原理。 实验注意事项：由于作为电子开关的场效应管3DJ7H性能所限，相敏检波器输出有两个半波不一样的现象。 实验内容： （1）把音频振荡器的输出电压（0°输出端）接至相敏检波器的输入端4。 （1） 将直流稳压电源打到±2V档，把输出电压（正或负均可）接到相敏检渡器的参考输入端1（DC）。参考输入端也称相敏检波器的控制端，控制信号是直流时，接1，交流时 （3）把示波器的两根输入线分别接到相敏检波器的输入端和输出端，观察输入和输出波形的相位关系和幅值关系。 （4）改变参考输入端1的电压极性，观察输入输出波形的相位和幅值关系。由此可得出结论，当参考电压为正时，输入与输出 相，当参考电压为负时，输入与输出 相，此电路的放大倍数为 倍。 （5）从音频振荡器的0°输出插口输出信号再接一根线至移相器输入端，移相器的输出端与相敏检波器的参考输入端5（AC）之间连接起来。保持原相敏检波器的信号输入端与音频振荡器0°输出插口的连接。 （6）将示波器的两根输入线分别连到相敏检波器输入端和参考输入端5，调整移相器，使两个信号同相位。再将接相敏检波器参考输入端5的示波器的探头移至相敏检波器输出端，观察示波器上的两个波形。 由此得出：相敏检波器和移相器组合整形电路的作用是将输入的 波转变成

波。 （7）将相敏检波器的输出端与低通滤波器的输入端连接起来，低通滤器的输出端接至电压表的输入端（20V档）。 （8）将原接于相敏检波器输入端的那根示波器输入线接至低通滤波器的输出端。 （9）适当调整音频振荡器的幅度，仔细观察示波器的波形和电压表读数变化，然后将相敏检波器的输入端接到音频振荡器的180°输出插口，保持移相器接0°不变，观察示器波的波形和电压表数字变化。 由此可以看出：当相敏捡波器的输入与控制信号（参考输入端5信号） 相时，输出为正极性的 波形，电压表指示为 极性方向的最大值，反之则输出为 极性的 波形，电压表指示为 极性的最 值。当音频振荡器的幅值增大时，波形幅值 ，电压表读数 。所以，相敏检波器、移相器、低通滤波器组合后可用来测量交流信号的幅值。 （10）将示波器的两根输入线分别连到相敏检波器输入端和参考输入端5，改变音频振荡器的频率，发现信号间相位 ，输出波形也发生 ，此时要重新调整移相器才能使信号间相位一致。 （11）调整移相器，使F/V表输出最大，利用示波器和电压表，测出相敏检波器的输入电压峰峰值与输出直流电压的关系。（注意应置示波器探头衰减为×1，对应的通道VAR为最大）输入Vip-p （V）0．5 1 2 4 8 输出Vo（V） （11）使输入信号与参考信号的相位差改为180°，测出上述关系数据： 输入Vip-p （V）0．5 1 2 4 8 输出Vo（V） 思考题 1．当相敏检波器输入为直流时，输出波形如何？其平均值为多少？ 二、金属箔式应变片——交流全桥 实验目的：了解交流供电的四臂应变片电桥的工作原理、特点及其应用。 实验准备：预习 实验仪器和设备：音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、F/V 表、测微头、砝码、示波器。 实验原理：工作原理同直流电桥，但供桥电源为交流，差放的输出值也为交流电压。 实验注意事项：旋钮初始位置是，音频振荡器2kHz左右，幅度关至最小，F/V表打到2V档，差动放大器增益旋至中位。其它还须注意的事项有： （1）本实验也可用示波器观察各环节的波形。 （2）组桥时应注意应变片的受力状态，使桥路正常工作。 （3）差动放大器必须接成差动放大状态。 （4）如果紧接着做后续的实验，则不要变动音频振荡器的幅度旋钮及差动放大器的增益旋钮。 （5）如电压表跳动较大，请适当调整差动放大器之调零电位器。 （6）做电子称应用部分实验时，砖码应尽量放在应变梁端部的正中间。 （7）做电子称应用部分实验时，在悬壁梁系统的自由端部不得有与外部相碰擦的情况。

DH4518交流电桥的原理和应用(实验指导书) 大学物理实验

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 344221Z 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积相等。 由图1可知，若第一桥臂由被测阻抗Z x 构成，则 Z x =3 2Z Z Z 4当其他桥臂的参数已知时，就可决定被测阻抗Z x 的值。 二、交流电桥平衡的分析 下面我们对电桥的平衡条件作进一步的分析。 在正弦交流情况下，桥臂阻抗可以写成复数的形式 Z=R+jX=Ze jφ 若将电桥的平衡条件用复数的指数形式表示，则可得 Z 1e jφ1·Z 3e jφ3=Z 2e jφ2·Z 4e jφ4 即Z 1·Z 3e j(φ1+φ3)=Z 2·Z 3e j(φ2+φ4) 根据复数相等的条件，等式两端的幅模和幅角必须分别相等，故有Z 1Z 3=Z 2Z 4 φ1+φ3=φ2+φ4上面就是平衡条件的另一种表现形式，可见交流电桥的平衡必须满足两个条件：一是相对桥臂上阻抗幅模的乘积相等；二是相对桥臂上阻抗幅角之和相等。 由式（2）可以得出如下两点重要结论。 1、交流电桥必须按照一定的方式配置桥臂阻抗 如果用任意不同性质的四个阻抗组成一个电桥，不一定能够调节到平衡，因此必须把电桥各元件的性质按电桥的两个平衡条件作适当配合。 在很多交流电桥中，为了使电桥结构简单和调节方便，通常将交流电桥中的两个桥臂设计为纯电阻。 ) 2(

QS18交流电桥使用说明

QS18交流电桥使用说明（P142） QS18交流电桥是可以测量电阻、电容、电感等各种交流阻抗的常用仪器。因此我们又称它为“万能电桥”。交流电桥的电路结构与直流电桥相似，只是它的四臂不一定是电阻；而是阻抗元件或是它们的组合。为了正确地使用万能电桥，必须了解它的基本原理及性能。 1.交流电桥的原理 在交流电桥路中，用交流电源合交流零士器，分别代替惠斯登电桥中的直流电源和检流计。一般来说交流电桥的四个桥臂中不仅有电阻，而且有电容、电感等元件，它的线路图如图1所示，Z1，Z2，Z3，Z4分别为四个桥臂的复数阻抗。 图1 运用交流欧姆定律，考虑到平衡时，没有电流过零士器，亦即A，B两点在任一瞬时电位都相等，从中可以列出方程如下： 公式4 又 公式 解方程可得 公式5 这就是交流电桥平衡时四臂阻抗必须满足的平衡条件。它和交流电桥的平衡条件形式上完全相同，只不过它是复数形式。 如果把复数阻抗用指数形式表示，公式5可以写成 公式 这时相当于下列两个条件同时成立，即 公式6 公式7 由此可见，交流电桥平衡时，除了阻抗大小成比例外，还必须满足相位角条件，这是它和直流电桥不同之处。 2.测量实际电容的桥路 由于实际电容器的介质并不是理想的介质，在电路中要消耗一定的能量，所以实际电容器可以看作是一个理想的电容Cx和一个损耗电阻Rx所组成，在本实验中可以看作是二者串联，如图2所示 图2 为了满足相角条件，测量电路安排如图2所示，此时把 公式 代入式5，得： 公式 令等式两边的实数部分与虚数部分分别相等，得： 公式8 本实验只求电容Cx，而不考虑介质损耗，所以只要知道R2/R1的比值及Cs就可以求得Cx之值。 3.万用电桥使用步骤及注意事项 1)估计一下被测电容的大小，然后旋动量程开关放在合适的量程上，例如被测电容为 500pF左右的电容器，则量程开关应放在1000pF位置上。 2)旋动测量选择开关放在C的位置，损耗倍率开关放在D*0.01或D*1的位置上，损耗平 衡盘放在1左右的位置，损耗微调按逆时针旋到底。

104,105非平衡直流电桥的原理和应用

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，而在实际工程中和科学实验中，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 3 4 21R R R R = （4.4.1） 图4.4.1 惠斯通电桥

如果R 4为待测电阻R X ，R 3为标准比较电阻，则有 1 332 X R R R K R R = ?=? （4.4.2） 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。 2.非平衡电桥 非平衡电桥原理如图4.4.2所示：B 、D 之间为一负载电阻g R ，只要测量电桥输出g U 、g I ，就可得到x R 值。根据电桥各臂电阻关系可将非平衡电桥分为三类： （1）等臂电桥：4321R R R R ===； （2）输出对称电桥（卧式电桥）：R R R ==41， R R R '==32，且R R '≠； （3）电源对称电桥（立式电桥）：R R R '==21，R R R ==43，且R R '≠。 当负载电阻∞→g R ，即电桥输出处于开路状态时，0=g I ，仅有电压输出，在此用 0U 表示，根据分压原理，ABC 半桥的电压降为S U ，通过1R 、4R 两臂及2R 、3R 两臂的 电流为： 14231423,S S U U I I I I R R R R == ==++， （4.4.3） 则输出电压0U 为 ()()324134 014231423()BC DC S S S R R R R R R U U U U U U R R R R R R R R ?-?=-= ?-?=?+++?+ （4.4.4） 当满足条件 1324R R R R ?=? （4.4.5） 时，电桥输出00=U ，即电桥处于平衡状态。（4.4.5）式称为电桥的平衡条件。为了测量的准确性，在测量的起始点，电桥必须调至平衡，称为预调平衡。这样可使输出只与某一臂 电阻变化有关。 图4.4.2 非平衡电桥

综合比较直流电桥与交流电桥的异同

A B C D G R 1 R 2 R s R x E I 1 I 2 图1 直流电桥 综合比较直流电桥与交流电桥的异同 08物理一班 刘娟娟 20081041146 Liujuanjuan 摘要：通过实验了解直流电桥与交流桥路的特点和调节平衡的方法以及用直流电桥、交流电桥测电阻 的方法，了解直流电桥与交流电桥的区别 Abstract ： through the experiment about DC bridge and AC bridge circuit characteristics and regulation of balance and method of DC bridge, bridge methods of measuring resistance, understanding of DC bridge and the bridge between 关键词：直流电桥、交流电桥、电阻 Key words: DC bridge, bridge, resistance 引言：直流电桥是一种用比较方法测电阻的仪器，其主要特点是测量精度高。交流电桥是一种比较式仪器，在电测技术中占有重要地位。 仪器介绍 直流电桥是一种用比较方法测电阻的仪器，其主要特点是测量精度高。和伏安法测电阻相比，电桥法将两个量（电压和电流）的测量转换成了一个量的平衡检测。平衡检测对阻值的变化很敏感，利用电桥对阻值变化敏感的特点，通过某种电阻式传感器还可以进行温度、湿度、压强等非电量的测量。 直流电桥主要分为单电桥（惠斯通电桥）和双电桥（开尔文电桥）。 单电桥用于测量1Ω－106Ω范围内的电阻值的电阻，双电桥用于测量1Ω以下的低电阻。 交流电桥是一种比较式仪器，在电测技术中占有重要地位。交流电桥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臂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。 图2 交流电桥原理