直流非平衡电桥实验报告
直流非平衡电桥
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
1. 了解非平衡电桥的组成和工作原理，以及在实际中的应用。
2?学会用外接电阻箱法研究非平衡电桥的输出电压与电阻应变量之间的关系，通过作图研究其线性规律。
3?了解桥臂电阻大小对非平衡电桥的灵敏度和线性范围的影响，学会根据不同的测量需求来选择合适的桥臂电阻。
4?学会利用非平衡电桥测量Cu丝的电阻温度系数。
实验内容：
2.锲持电源m圧u严不电戏童瓦的佰.研桥的线件范国和垃敏復（兀敏度宦义见本併文附朵）
与隔的关系。【这一步貝婆求起性半足議测量?下就可以了）
<1）电路图仍如削1所示.氓持电源电^U S=2.0V^^T収F壮桥为眷眸.即屉=矗= R P R4二亦也収两神不同的值+ □体斷为基也可门崔.建仪种取火?些比如几1■眈姆（如：
5W0Q >- 一种収小一些比卽几百、几十欧姆左右M R3 ft U e为毎*此时电桥平苗?（记
录內询塹后的H休值、
《2）改变出的电蛆，毎次改变呆（帥：步故》战&収值竈用.自匕恰为设定?测虽i塚完甑据以血?巫图测京灿也范用?片计养灵融0L冉分析与RoZ仙的羌祭（即：结论
几
此处仅对2.（2）的作图给出范例（用Origin作图）：
要画三大组图，分别是R o=1000欧5000欧50欧三种情况下的。每组三小图，包括原图,
放大后的上界图，放大后的下界图。这样能比较精确的找到线性区间。
Ug一—6 数据(Ro=1000Q)
? Ug H-??…(1+5%)Ug a
一一
Ug 理??…(1-5%)Ug,
Ug…6 关系图(R0=1000Q)
-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
6
50 CAE)6n
? Ug H-??…(1+5%)Ug a
一一Ug 理??…(1-5%)Ug,
6 f =0.1011
0 095 0.100 0.105
120-
{AE)6n
Ug…6 关系图(R0=1000Q)
6
Ug-一s 数据(Ro二4000 Q ) 6T?2P?18T?167 14T?12P?l7 08T?06P.02 Ue(?V)■111. 52-99. 271-87.272-75. M8说068T2. B31-41.826-31.05-20.493-10.148
00.020.040.060.080.10.120.140.160. IE0.2 0 001q a 2 A7A M A47 7974 W91 27
Ug…6 关系图(R o=5OOOQ)
—Ug?(1+5%)Ug a
——Ug ’……(1-5%)Ug T;
120 H
{
A
E
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D
25
-0.15 -0.10 005 0 00 0 05 010 0.15
6
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-
60
Ug…6 关系图(R0=5000Q) Ug劃(1+5%)U fla ——Ug ?……(仁5%)Ug ： 0.10 0.12 0.14 6 ?0.09 6 Ug5 数据(Ro=5O Q ) 6 02 QU 36 ?0.14 Q12 -0.1 Q08 -Q.Q6 ■0.04 -0.02 Uj(nv| -109.1 -97.115 -85 385 ?73 89 恋2 665 ? 51.654 -40 854 ?30 305 ?19.973 -9 836 0.02 0.M 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.019 9.769 19.334 28.718 37.928 46.967 55.815 64.474 72.975 81.341 89.51 s E )6 n Ug-6 关系图(R o=5OQ) — Ug 片……(1+5%)Ug r ------ Ug .............(1-5%)Ug {AE)6n 30 -0.25 -0.20 -0.15 -0.10 -0 05 0.00 0 05 010 0.15 0.20 0.25 6 Ug-6 关系图(R o=5OQ) - Ug 才(1+5%)Ug 坯CAE)6n 0.06 6 O) 惠斯登电桥 一、实验目的 1．掌握用惠斯登电桥测电阻的原理和方法 2．了解电桥灵敏度的概念与测量不确定度的关系 二、实验原理、方法及步骤（适当抄取重要的） 惠斯登电桥的原理如图1所示。如果B 、D 两点的电位相等，检流计中没有电流通过，此时电桥达到平衡。此时有 332 1kR R R R R x == （1） 式子中，k = R 1/ R 2，称为比率臂的倍率，R 3 称为比较臂。 式（1）称为电桥的平衡条件。由此测出未知电阻。 三、实验仪器 QJ23型电桥，滑线式电桥，电阻箱，检流计，滑线变阻器，直流稳压电源等。 四、实验数据及处理 1. 用滑线式惠斯登电桥测量电阻R x R x =735Ω A B C D 图1 D A C I x I 3 I 2 I 1 第四组数据 R x 的平均值为：Rx =8 .7392.7308.7230.7301.7344.7316.7302.726+++++++ =731.0Ω 相对误差：E = %100?-理 理 R R R X =代入数据=0.54% （取两位有效数字） 绝对不确定度：() Ω ==--=?∑=4) 1(1 2 代入数据n n R R t R n i X i （取一 位有效数字） 所以：R x =Rx R ?±=731±4(Ω) （结果的最后一位要和绝对不确定度对齐） 仪器不确定度：Δ1=0.2%×90.8+0.002=0.18Ω≈0.2Ω Δ2=0.2%×8000+0. 2=16.2Ω≈2×10Ω Δ3=0.5%×98000+5=495Ω≈5×102Ω 所以：R x1=90.9±0.2Ω R x1=（8.00±0.02）×103Ω R x1=（9.80±0.05）×104Ω 五、思考题 1使用电桥时应该怎样保护灵敏电流计？ 答： 2用惠斯登电桥测量电阻时，为什么要将R 3，R x 的位置互换？为什么要改变电源的极性？ 答: 南昌大学物理实验报告 课程名称：_____________ 大学物理实验 实验名称：_______________ 惠斯通电桥 学院：___________ 专业班级： 学生姓名：_________ 学号： 实验地点：___________ 座位号： 实验时间：第11周星期4上午10点开始 、实验目的: 1. 掌握电桥测电阻的原理和方法 2. 了解减小测电阻误差的一般方法 、实验原理: (1) 惠斯通电桥原理 惠斯通电桥就是一种直流单臂电桥，适用于测中值电阻，其原理电路如图 7-4所示。若调节电阻到合适阻值时, 可使检流计 G 中无电流流过，即 B 、D 两点的电位相等，这时称为“电桥平衡”。电桥平衡，检流计中无电流通过， 相当于无BD 这一支路，故电源 E 与电阻R ,、R x 可看成一分压电路；电源和电阻 R 1 上面两式可得 R 2 桥达到平衡。故常将 R 、R 2所在桥臂叫做比例 臂,与R x 、R S 相应的桥臂分别叫做测量臂和比 较臂。 V B C 点为参考，贝y D 点的电位V D 与B 点的电位V B 分别为 R 2 R S R S V D R X 因电桥平V B V D 故解 R 2、R S 可看成另一分压电路。若以 R x 为 E 待测电阻，则有 R>< R X R S 上式叫做电桥的平衡条件，它说明电桥平衡时，四个臂的阻值间成比例关系。如果 1 10,10 1等)并固定不变，然后调节 金使电 (2)电桥的灵敏度 n R S R S 灵敏度S 越大，对电桥平衡的判断就越容易，测量结果也越准确。 此时R s 变为R s ，则有：R x R2 R s ，由上两式得R x . R s R s 三、 实验仪器： 线式电桥板、电阻箱、滑线变阻器、检流计、箱式惠斯通电桥、待测电阻、低压直流电源 四、 实验内容和步骤： 1. 将箱式电桥打开平放，调节检流计指零 2. 根据待测电阻(线式电桥测量值或标称值)的大小和 R 3值取满四位有效数字原则，确定比例臂的取值，例如 R 为数千欧的电阻，为保证 4位有效数字，K r 取 3. 调节F 3的值与R ＜的估计 S _____ S 的表达式 R S R S S-i S 2 _____________________ ES R i R 2 R s R x 1 R E % R i R 2R X Rg 2 R x R s R 2 R - R E 2 R R s R x (3) 电桥的测量误差 电桥的测量误差其来源主要有两方面，一是标准量具引入的误差, 二是电桥灵敏度引入的误差。为减少误差传递, 可采用交换法。 交换法：在测定R x 之后，保持比例臂 R -、R 2不变，将比较臂 R s 与测量臂R x 的位置对换，再调节 R s 使电桥平衡，设 电桥的灵敏程度定义: R i 大学物理实验教案 实验名称： 非平衡电桥特性测定 一 实验目的 1、了解非平衡电桥的工作原理。 2、了解非平衡电桥在单臂输入，双臂输入以及全臂输入时的输出特性。 二 实验仪器 电源，数字电压表，滑线变阻器，电阻箱（4个）。 三 实验原理 如图所示是电桥测量线路的基本形式。它由R 1,R 2,R 3,R 4四个阻抗元件首尾串接而成， 即称为桥臂。在串接回路中相对的两个结点A 、C 接入电桥电源U s （也称工作电压）；在另两个相对结点B 、D 上将有电压U o （也称输出电压）产生。若适当选取四个桥臂阻抗元件的阻值，在接入电桥的工作电压U s 时,电桥没有输出电压U o （U o =0），这时称电桥为平衡电 桥；反之，为非平衡电桥（U o ≠0）。即可得 S B U R R R U 212+= ， S D U R R R U 4 33+= ， 而桥路输出电压D B O U U U -=，将上两式代入得：S S O KU U R R R R R R R R U =++-= ) )((43213142。 当式中的比例常数K 为 （1）0=K （3142R R R R =）时，0=O U ，这种情况是平衡电桥。 （2）0 清 华 大 学 实 验 报 告 系别：机械工程系 班号：72班 姓名：车德梦 （同组姓名： ） 作实验日期 2008年 11月 5日 教师评定： 实验3.3 直流电桥测电阻 一、实验目的 （1）了解单电桥测电阻的原理，初步掌握直流单电桥的使用方法； （2）单电桥测量铜丝的电阻温度系数，学习用作图法和直线拟合法处理数据； （3）了解双电桥测量低电阻的原理，初步掌握双电桥的使用方法。 （4）数字温度计的组装方法及其原理。 二、实验原理 1. 惠斯通电桥测电阻 惠斯通电桥（单电桥）是最常用的直流电桥，如图是它的电路原理图。 图中1R 、2R 和R 是已知阻值的标准电阻，它们和被测电阻x R 连成一个四边形，每一条边称作电桥的一个臂。对角A 和C 之间接电源E ；对角B 和D 之间接有检流计G ，它像桥一样。若调节R 使检流计中电流为零，桥两端的B 点和D 点点位相等，电桥达到平衡，这时可得 x R I R I 21=， 1122I R I R = 两式相除可得 R R R R x 1 2 = 只要检流计足够灵敏，等式就能相当好地成立，被测电阻值x R 可以仅从三个标准电阻 的值来求得，而与电源电压无关。这一过程相当于把x R 和标准电阻相比较，因而测量的准确度较高。 单电桥的实际线路如图所示： 将2R 和1R 做成比值为C 的比率臂，则被测电阻为 CR R x = 其中12R R C =，共分7个档，0.001～1000，R 为测量臂，由4个十进位的电阻盘组 成。图中电阻单位为Ω。 2. 铜丝电阻温度系数 任何物体的电阻都与温度有关，多数金属的电阻随文的升高而增大，有如下关系式： )1(0t R R R t α+= 式中t R 、0R 分别是t 、0℃时金属丝的电阻值；R α是电阻温度系数，单位是（℃-1 ）。严格 地说，R α一般与温度有关，但对本实验所用的纯铜丝材料来说，在-50℃～100℃的范围内R α的变化很小，可当作常数，即t R 与t 呈线性关系。于是 t R R R t R 00 -= α 利用金属电阻随温度变化的性质，可制成电阻温度计来测温。例如铂电阻温度及不仅准确度高、稳定性好，而且从-263℃～1100℃都能使用。铜电阻温度计在-50℃～100℃范围内因其线性好，应用也较广泛。 3. 双电桥测低电阻 用下图所示的单电桥测电阻时，被测臂上引线1l 、2l 和接触点1X 、2X 等处都有一定 实验题目： 惠斯通电桥测电阻 实验目的： 1．了解电桥测电阻的原理和特点。 2．学会用自组电桥和箱式电桥测电阻的方法。 3．测出若干个未知电阻的阻值。 实验仪器 实验原理： 1．桥式电路的基本结构。 电桥的构成包括四个桥臂（比例臂R 2和R 3，比较臂R 4，待测臂R x ），“桥”——平衡指示器（检流计）G 和工作电源E 。在自组电桥线路中还联接有电桥灵敏度调节器R G （滑线变阻器）。 2．电桥平衡的条件。 惠斯通电桥(如图1所示)由四个“桥臂”电阻（R 2、R 3、R 4、和R x ）、一个“桥”（b 、d 间所接的灵敏电流计）和一个电源E 组成。b 、d 间接有灵敏电流计G 。当b 、d 两点电位相等时，灵敏电流计G 中无电流流过，指针不偏转，此时电桥平衡。所以，电桥平衡的条件是：b 、d 两点电位相等。此时有 U ab =U ad ，U bc =U dc ， 由于平衡时0=g I ，所以b 、d 间相当于断路，故有 I 4=I 3 I x =I 2 所以 44R I R I x x = 2233R I R I = 可得 x R R R R 324= 或 43 2R R R R x = 一般把 K R R =3 2 称为“倍率”或“比率”，于是 R x =KR 4 要使电桥平衡，一般固定比率K ，调节R 4使电桥达到平衡。 3．自组电桥不等臂误差的消除。 实验中自组电桥的比例臂（R 2和R 3）电阻并非标准电阻，存在较大误差。当取K=1时，实际上R 2与R 3不完全相等，存在较大的不等臂误差，为消除该系统误差，实验可采用交换测量法进行。先按原线路进行测量得到一个R 4值，然后将R 2与R 3的位置互相交换（也可将R x 与R 4的位置交换），按同样方法再测一次得到一个R ’4值，两次测量，电桥平衡后分别 R 2 R x B C 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 实验七 非平衡电桥的应用 非平衡电桥往往和一些传感元件配合使用．某些传感元件受外界环境（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流输出，从而达到观察、测量和控制环境变化的目的． 本实验所用到的传感元件有：铜电阻、热敏电阻、Pt 电阻和光敏电阻等，它们的阻值会随着温度或光强的变化而变化． 【实验目的】 1．学习非平衡电桥的工作原理； 2．学习和掌握非平衡电桥的应用； 3．学习一些传感器的工作原理和不同的测量电路． 【实验原理】 1．非平衡电桥的工作原理 如图1所示，在惠斯顿电桥中：E 为稳压电源，R 1和R 2为固定电阻，R P 为可变电阻，R x 为电阻型传感器，U out 为电桥输出电压．当 U out = 0时，电桥处于平衡状态，此时有 （1） x P R R R R 21=当 U out ≠ 0时，电桥处于不平衡状态，则有 ）（）2121(R R R R R R R R E U p x x P out +×+?×= （2） 在一定条件下，调整电桥达到平衡状态．由（1）式可见，此时电桥的平衡状态与电源无关；当外界条件改变时，传感器的阻值R x 会有相应的变化，这时电桥平衡被破坏，桥路两端的电压U out 也随之而变，由于桥路的输出电压U out 能反映出桥臂电阻的微小变化，因此通过测量输出电压即可以检测外界条件的变化．这种在非平衡条件下工作的电桥称为非平衡电桥，电桥的二线制接线电路 这样的测量方法为非电量电测法． 2．测量电路介绍 如采用电阻式传感器作为被测对象，传感元件的引出线有以下几种方式：二线制、三线制和四线制．采用二线制接法（图1），虽然导线电阻会给测量带来影响，但在测量精度要求不高、测量仪器与被测传感元件距离较近时，常采用二线制．但如果金属电阻本身的阻值很小，那末引线的电阻及其变化也就不能忽视，例如对于Pt100铂电阻，若导线电阻为1 Ω，将会产生2.5 ℃的测量误差．为了消除或减少引线电阻的影响，通常的办法是采用三线联接法加以处理，如图2所示．工业热电阻目前大多采用的都是三线制接法． 在三线制接线电路中，传感元件的一端与一根导线相接，另一端同时接两根导线．传感元件在与电桥配合时，与传感元件相接的三根导线粗细要相同，长度要相等，阻值要一 致（图中r 1，r 2，r 3即为引线电阻） ．其中一根引线与测量仪表连接，由于测量仪表的内阻很大，可认为流过r 2的电流接近于零．另两根引线分别与电桥的两个相邻臂相连，这样引线电阻对测量就不会造成影响． 为了高精度的测量，可将电阻测量仪设计成图3所示的四线制测量电路．图中I 为恒流源，r 1 、r 2、r 3 、r 4是引线电阻，R x 为电阻型传感器，V 为电压表．因为电压表内阻很大，则 ，且 M V I I <<0≈V I 因为U M = U x + I V （r 2 + r 3），所以 M M V M V M x x x I U I I r r I U I U R ≈?+?==)(32 （3） 由此可见，引线电阻将不引入测量误差． 【实验仪器】 实验接线板，控温仪，稳压源，恒流源，数字万用表，Zx21型旋转式电阻箱，传感元件（铂电阻，铜电阻，热敏电阻和光敏电阻），保温瓶，100 Ω/5 W 可变电阻器和精密电阻等． 1．控温仪：0 ～ 200±1 ℃，测量精度0.1 ℃． 2．恒流源：当负载电阻在一定范围内变化时，输出电流保持不变，电流稳定度为1%． 3．稳压源：电压变化范围为0～15 V ． 4．铂电阻：本实验选用Pt100，它被广泛用来测量－200 ～ 850 ℃范围的温度．它具有准确度高、灵敏度高、稳定性好等优点．在0～100 ℃范围内近似有R t = R 0 (1 + A t )，其中A 为正温度系数，约为3.85×10-3 ℃-1，R 0为0 ℃时铂电阻的阻值，允许通过的最大电流 I m ＜ 2.5 mA ． 5．铜电阻：－50 ～ 150 ℃的范围内有R t = R 0（1 + A t + B t 2 + C t 3），R 0为0 ℃时铜电阻的阻值，A = 4.28899×10-3 ℃-1，B = －2.133×10-7 ℃-2，C = 1.233×10-9 ℃-3．在0～100 ℃范围内近似有R t = R 0 (1 + A t )，允许通过的最大电流I m ＜4 mA ． - 42 - 华中科技大学直流电桥实验报告 篇一：华中科技大学汇编实验报告2 课程实验报告 课程名称：汇编语言程序设计实验 实验名称：实验二分支程序、循环程序的设计 实验时间：2016-3-29，14：00-17：30 实验地点：南一楼804室63号实验台指导教师：张勇专业班级：计算机科学与技术201409班学号：U201414813姓名：唐礼威 同组学生：无报告日期：2016年3月30日 原创性声明 本人郑重声明：本报告的内容由本人独立完成，有关观点、方法、数据和文献等的引用已经在文中指出。除文中已经注明引用的内容外，本报告不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作 品或成果，不存在剽窃、抄袭行为。特此声明！ 学生签名：日期： 成绩评定 指导教师签字： 日期： 目录 1 2 3 4 实验目的与要求 (1) 实验内容............................................................. 1 实验过程............................................................. 2 任务1 .................................................................. .......................................................... 2 设计思想及存储单元分配............................................................... ......................... 2 流程图............................................................... ......................................................... 3 源 本科实验报告 实验名称: 用单臂电桥测电阻 实验13 用单臂电桥测电阻（略写）【实验目的】 （1）掌握用单臂电桥测量电阻的原理和方法。 （2）学习用交换法减小和消除系统误差。 （3）初步研究电桥的灵敏度。 【实验原理】 单臂电桥，也叫惠斯登电桥，适用于精确测量中值电阻（10~的测量装置。 电桥法测电阻，其实质是把被测电阻与标准电阻相比较，已确定其值。由于电阻的制造可以达到很高的精度，所以用电桥法测电阻也可以达到很高的精度。 电桥分为直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥。惠斯登电桥是直流电桥中的单臂电桥；双臂电桥又称为开尔文电桥，适用于测量低电阻（~10Ω）。 单臂电桥的线路原理 单臂电桥的基本线路如图所示。它是由四个电阻R1,R2,Rs,Rx连成一个四边形ACBD，在对角线AB上接上电源E，在对角线CD上接上检流计P组成。接入检流计（平衡指示）的 对角线称为“桥”，四个电阻称为“桥臂”。在一般情况下，桥路上检流计中有电流通过，因而检流计的指针偏转。若适当调节某一电阻值，例如改变Rs的大小可使C,D两点的电位相等，此时流过检流计P的电流Ip=0，称为电桥平衡。则有 （1） （2） （3） 由欧姆定律知 = 2 （4） =s （5） 由以上两式可得 （6） 此式即为电桥的平衡条件。若R1,R2,Rs已知，Rx即可由上式求出。通常取R1，R2为标准电阻，称为比率臂，将称为桥臂比；Rs为可调电阻，成为比较臂。改变Rs使电桥达到平衡，即检流计P中无电流流过，便可测出被测电阻Rx的值。 用交换法减小和消除系统误差 分析电桥线路和测量公式可知，用单臂电桥测量Rx的误差，除其他因素外，还与标准电阻R1,R2的误差有关。可以用交换法来消除这一系统误差，方法是：先连接好电桥线路，调节Rs使P中无电流，可求出Rs，然后将R1与R2交换位置，再调节Rs使P中无电流， 记下此时的Rs＇，可得，相乘可得Rx=， 这样就消除了由R1,R2本身的误差引起的对Rx引入的测量误差。Rx的测量误差只与电阻箱Rs的仪器误差有关，而Rs可选用高精度的标准电阻箱，这样系统误差就可减小。 电桥的灵敏度 检流计的灵敏度总是有限的，如实验中所用的检流计，指针偏转一格所对应的电流大约为A。当通过它的电流比A还要小时，指针偏转小于0.1格，就很难察觉出来。假设电桥在R1/R2=1时调到了平衡，则有Rx=Rs。这时，若把Rs改变ΔRs，电桥就失去了平衡，检流计中有电流Ip流过。但是如果Ip小到使检流计觉察不出来，还会认为电桥还是平衡的，因而得出Rx=Rs+ΔRs。这样就会因为检流计的反应不够灵敏而带来一个测量误差ΔRx=ΔRs。为表示此误差对测量结果影响的严重程度，引入电桥灵敏度的概念，定义为 S=（7） 之中，是在电桥平衡后Rx的微小改变量（实际上是改变Rs，可以证明，改变任意臂所得出的电桥灵敏度是一样的）是由于电桥偏离平衡而引起的检流计的偏转格数。S越大，说明电桥越灵敏，带来的误差也越小，举例来说，检流计有五分之一格的偏转时既可以觉察 南昌大学物理实验报告 课程名称：惠斯通电桥 实验名称：惠斯通电桥 学院：眼视光学院专业班级：眼视光151班学生姓名：许春芸学号：6303615024 实验地点：210座位号：30 座实验时间：第8周星期6上午10点10开始 一、实验目的： 1.掌握电桥测电阻的原理和方法。 2.了解减小测电阻误差的一般方法。 二、实验原理： 惠斯通电桥的电路四个电阻 R1.R2.R3.Rx 连成一个四边形，每一条边称作电桥的一个臂，对角 A 和 C 加上电源 E，对角 B 和 D 之间连接检流计 G，所谓桥就是指 BD 这条对角线，它的作用就是将桥的两个端点的电势直接进行比较。当 B.D 两点电势相等时，检流计中无电流通过，电桥达到了平衡，这时有：R2/R1=Rx/R3，即*Rx=(R2/R1)R3。若 R1.R2.R3 均已知，则 Rx 可由上式求出。 电桥电路可以这样理解，电源 E.R2.Rx 是一个分压电路，Rx 上的电压为[Rx/(R1+R2)]·E,又 E 和 R1.R3 也是一个分压电路，R3 上的电压等于[R3/(R3+R1)]·E，现在用检流计来比较 Rx 和 R3 的电压，根据电流方向，可以发现哪一个电压更大些。当检流计指零时，说明两电压相等，也就得出*式。 三、实验仪器： 线式电桥板、电阻箱、滑线变阻器、检流计、箱式惠斯通电桥、待测电阻、低压直流电源。 四、实验内容和步骤： 1、标准电阻 Rn 选择开关选择“单桥”档； 2、工作方式开关选择“单桥”档； 3、电源选择开关选在有效量程里； 4、G 开关选择“G 内接”； 5、根据 Rx 的估计值，选好量成倍率，设置好 R1R2 值和 R3 值，将位值电阻 Rx 接入 Rx 接线端子（注意 Rx 端于上方短接片应接好）； 6、打开仪器市电开关、面板指示灯亮； 7、建议选择毫伏表作为仪器检流计，释放“接入”键，量程置“2mV”挡，调节“调零”电位器，将数显表调零。调零后将量程转入 200mV 量程，按下“接入”按键，也可以选择微安表做检流计； 8、调节 R3 各盘电阻，粗平衡后，可以选择 20mV 或 2mV 挡，细调 R3，使电桥平衡； 直流非平衡电桥(实验讲义) 2012 年 09 月 08 日 直流电桥是一种精密的非电量测量仪器，有着广泛的应用。它的基本原理是利用已知阻值 的电阻，通过比例运算，求出一个或几个未知电阻的阻值。直流电桥可分为平衡电桥和非平衡电桥。平衡电桥需要通过调节电桥平衡求得待测电阻阻值，如惠斯登电桥、开尔文电桥均是平衡式电桥。 平衡电桥可用来测定未知电阻，由于需要调节平衡，因此平衡电桥只能用于测量具有相对稳定状态的物理量，比如固定电阻的阻值。而对变化电阻的测量有一定的困难。如果采用直流非平衡电桥，则能对变化的电阻进行动态测量，直流非平衡电桥输出的非平衡电压能反映电阻的变化，在实际应用中许多被测物理量都与电阻有关，如力敏电阻、热敏电阻、光敏电阻等，只要将这些特殊的电阻装在电桥的一个桥臂上，当某些被测量发生变化时，就引起电阻值的变化，从而输出对应的非平衡电压，就能间接测出被测量的变化。利用这种原理我们可制作电子天平、电子温度计、光通量计等。因此直流非平衡电桥与平衡电桥相比，有着更为广泛的应用。 实验目的 （1） 了解非平衡电桥的组成和工作原理以及它在实际中的应用。 （2） 学会用外接电阻箱研究非平衡电桥的输出电压与应变电阻的关系，通过作图研究其线性规律。 （3） 了解桥臂电阻大小对待测电阻的灵敏度和线性范围的影响，学会根据不同的测量需求来选择合适的桥 臂电阻。 （4） 学会利用非平衡电桥测量 Cu 丝的电阻温度系数。 实验仪器 图 1：非平衡电桥电路图 稳压电源、电阻箱、万用表（用作毫伏表）、Keithy2000（用作微伏特表）、铜丝（漆包线）、加热台、温度计、导线等。 实验原理 非平衡电桥原理如图 1 所示，当 R 3/R 2=R 4/R 1 时，电桥平衡，即：I g =0，U g =0；当用 R 4+ΔR 代替R 4 时，R 3/R 2 不等于R 4+ΔR/R 1，此时，I g 不等于 0，U g 不等于 0，为非平衡状态。 U g 为数字电压表电压（电压表内阻为无穷大），应用电路分析知识，可算出输出的非衡 电压为：U = R 2 R 4 + R 2?R - R 1R 3 U (1) g (R + R )(R + R ) + ?R (R + R ) s 1 4 2 3 2 3 分析上式，可以得到电桥的三种形式：（1）等臂电桥：R 1=R 2=R 3=R 4=R （2） 卧式电桥：R 1=R 4，R 2=R 3 （3） 立式电桥：R 1=R 2，R 4=R 3 将等臂和卧式条件带入（1）式经简化得： U = U s δ 1 ...... (2) δ = ?R / R 称为电阻的应变（即：相对变化量） g 4 1+ δ / 2 4 我们在设计电桥时，令?R ，则 δ → 0 ，于是有：U = U s δ = U s ?R 4 4R 4 ...... (3) 输出的非平衡电压 U g 与桥臂电阻的变化量δ成正比，为线性关系；当 ΔR 较大时，（2）式中 的 δ/2 项不能省略，此时：U = U s δ 1 ，δ 与 U g 之间呈非线性关系。 g 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 万用表和惠斯登电桥的使用 万用表即万用电表，它是电学最常用的一种测量仪器，它不仅可以测量交流和直流电压，还可以测量直流电流和电阻，一表多能，掌握万用表的使用方法是电学实验的基本要求之一。电桥也是一种常用的电学测量仪器，其原理是比较法，因而具有灵敏度高和使用方便的特点。利用电桥不仅可以测量电阻、电容和电感等电学量，还可以将温度、压力等非电量以电量的形式测量出来，因此应用十分广泛。在各种电桥中，惠斯登电桥是一种最基本的电桥，本实验以惠斯登电桥为基础，采用交换法和代替法精密测量电阻，同时学习万用表的使用方法。 一、实验目的 1. 掌握万用表的正确使用方法。 2. 掌握惠斯登电桥的原理和测量方法。 3. 了解代替法和交换法的测量原理。 二、实验仪器 标准电阻箱两个、滑线变阻器两个、电流表、灵敏度达到10-9A 的数字式检流计、数字式万用表、直流稳压电源。 三、实验原理 万用表的原理和使用方法见第二章的相关章节．惠斯登电桥的原理如图4-7-1所示，它是由四个电阻R 1、R 2、R 0和R x 连接而成的四边形，每一边称为电桥的一个桥臂，四边形的两个AB 、CD 对角分别与电源E 和电流表G 相连。所谓桥的意思是指电流表G 跨接CD ，其作用是将桥的两个端点C 和D 的电位进行比较。当C 、D 的电位相等时称为电桥平衡，此时，电流表G 中无电流通过。 图4-7-1 惠斯登电桥示意图 图4-7-2 实际电桥测量回路示意图 本实验的两臂R 1、R 2由滑线变阻器H 1以滑动头为分界点的两边电阻构成，R x 、R 0分别代表未知电阻和标准电阻箱的标称阻值。为了限制电路的电流，电源要通过另一个滑线变阻器H 2再与电桥相连。当电阻箱的阻值R 0为一定时，通过滑动H 1的滑动头使电桥平衡，这时电路满足如下关系 DB CB AD AC U U U U ==, （4-7-1） 惠斯通电桥实验报告 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 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 限流电阻 E A C D B I R1 I Rx R x I R0 I g I R2 R 1 R 0 R 2 R 保护 I I 图1惠斯通电桥原理图 G 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 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 南昌大学物理实验报告 课程名称：大学物理实验 实验名称：惠斯通电桥 学院：专业班级： 学生姓名：学号： 实验地点：座位号： 实验时间：第11周星期4上午10点开始 一、实验目的： 1. 掌握电桥测电阻的原理和方法 2. 了解减小测电阻误差的一般方法 二、实验原理： （1） 惠斯通电桥原理 惠斯通电桥就是一种直流单臂电桥，适用于测中值电阻，其原理电路如图7-4所示。若调节电阻到合适阻值时，可使检流计G 中无电流流过，即B 、D 两点的电位相等，这时称为“电桥平衡”。电桥平衡，检流计中无电流通过，相当于无BD 这一支路，故电源E 与电阻1R 、x R 可看成一分压电路；电源和电阻2R 、S R 可看成另一分压电路。若 以C 点为参考，则D 点的电位D V 与B 点的电位B V 分别为 因电桥平B D V V =故 解上面两式可得 上式叫做电桥的平衡条件，它说明电桥平衡时，四个臂的阻值间成比例关系。如果x R 为待测电阻，则有 。选取1R 、2R 简单的比例如（1:1， （2） 电桥的灵敏度 电桥的灵敏程度定义： 灵敏度S 越大，对电桥平衡的判断就越容易，测量结果也越准确。 S 的表达式 ()???? ??+++???? ??+++???? ???++++= x s E s x g X g E x s R R R R R R R R R R R R R R R R R R ES S 21212211 221 （3）电桥的测量误差 X X D S S B R R R E V R R R E V += += 12S X R R R R =21S X R R R R 2 1 = S S R R n S ??= 21S S R R I I n R R n S S S g g S S ?=???? ??????= ??= 1:10，10:1等)并固定不变，然后调节R S 使电桥达到平衡。故常将1R 、2R 所在桥臂叫做比例臂，与x R 、S R 相应的桥臂分别叫做测量臂和比较臂。 实验目的 1、掌握惠斯通电桥测量电阻的原理及操作方法，理解单臂电桥测电阻的“三端”法接线的意义； 2、掌握开尔文电桥测量电阻的原理及操作方法； 3、熟悉综合性电桥仪的使用方法及电桥比率和比率电阻的选择原则。 实验原理 电阻是电路的基本元件之一，电阻的测量是基本的电学测量。用伏安法测量电阻，虽然原理简单，但有系统误差。在需要精确测量阻值时，必须用惠斯通电桥，惠斯通电桥适宜于测量中值电阻(1～106Ω)。 惠斯通电桥的原理如图1所示。标准电阻R 0、R 1、R 2和待测电阻R X 连成四边形，每一条边称为电桥的一个臂。在对角A 和C 之间接电源E ，在对角B 和D 之间接检流计G 。因此电桥由4个臂、电源和检流计三部分组成。当开关K E 和K G 接通后，各条支路中均有电流通过，检流计支路起了 沟通ABC 和ADC 两条支路的作用，好象一座“桥”一样，故称为“电桥”。适当调节R 0、R 1和R 2的大小，可以使桥上没有电流通过，即通过检流计的电流I G = 0，这时，B 、D 两点的电势相等。电桥的这种状态称为平衡状。 图6-l 惠斯通电桥原理图 态。这时A 、B 之间的电 势差等于A 、D 之间的电势差，B 、C 之间的电势差等于D 、C 之间的电势差。设ABC 支路和ADC 支路中的电流分别为I 1和I 2，由欧姆定律得 I 1 R X = I 2 R 1 I 1 R 0 = I 2 R 2 两式相除，得 102 X R R R R = (1) (1)式称为电桥的平衡条件。由(1)式得 1 02 X R R R R = (2) 即待测电阻R X 等于R 1 / R 2与R 0的乘积。通常将R 1 / R 2称为比率臂，将R 0称为比较臂。 2.双电桥测低电阻的原理 图1 实验名称： 直流非平衡电桥的应用 ——数字温度计的制作 姓 名 学 号 班 级 桌 号 同组人 本实验指导教师 实验地点： 第一实验楼401、402、403室 实验日期 20 14年 月 日 时 段 一、实验目的： 1. 掌握直流非平衡电桥的工作原理及与直流平衡电桥的异同； 2. 学习直流非平衡电桥的使用方法； 3. 学习用直流非平衡电桥测量热敏电阻温度系数并对其“温度-电压”特性线性化的方法。 二、实验仪器与器件： 1、DHQJ-1型非平衡电桥、导线若干； 2、DHW-1型温度传感实验装置（铜电阻、热敏电阻）； 评 分 实验前，请仔细阅读教材“单、双臂电桥测电阻”内容！并带计算器！！！否则，实验会很困难！ 仪器的电源、数字表、桥臂电阻R 1、R 2、R 3以及R P 电阻之间各自是相互独立的，按照电桥上的各自插座孔，通过连线组成桥路。 电桥的B 按钮，内部已经与电源连接，用于接通桥 三、实验原理： 1．直流非平衡电桥 直流电桥可分为平衡电桥和非平衡电桥（非平衡电桥也称不平衡电桥或微差电桥）。平衡电桥需要工作在平衡态下，可以准确测量未知电阻（如单臂电桥），测量精度很高。但平衡的调节要求严格，需要耗费一定的时间。非平衡电桥工作在非平衡态下，可测量任一桥臂上的物理量变化。实际生产技术中，往往有些待测量准确度要求不是很高，但需要连续快捷的测量。如：铁路桥梁的应力检测、产品质量检测及待测量的变化量等，尤其是传感器技术越来越广泛应用于各种非电学量测量、智能检测和自动控制系统中。在这种情况下，直流非平衡电桥就显示出了优势，这时电桥中某一个或几个桥臂，往往是具有一定功能的传感元件，这些元件的电阻值随待测物理量（如温度、压力）的变化而相应改变，电桥处于非平衡状态。利用非平衡电桥可以很快连续测量这些传感元件电阻的变化，获得这些物理量变化的信息。因此，随着各类传感器日新月异地发展，非平衡电桥的应用日益广泛。 2.非平衡电桥工作原理 非平衡电桥工作思路： 直流非平衡电桥的电路如图1（b ）所示，其在构图形式上与平衡电桥【如图1(a)】相似，但测量方法上有很大差别。平衡电桥的待测电阻是定值电阻，当调节0R 使0,000==U I , 得到1 02 x R R R R = ，因此，平衡电桥可以准确地测量电阻。如果将平衡电桥电路中的待测电阻换成一个电阻型传感器，在某一条件下，先调整电桥达到平衡，得到此条件下的电阻阻值。惠斯登电桥实验报告模板
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