第八章 测量电桥讲解
《测量电桥》课件
根据被测电阻的值，调整平衡指示器的位置，确 保测量结果的准确性。
03
测量电桥的工作方式
直流电桥
直流电桥是测量直流电阻的装置，通 过比较两个电阻的电压降来测量电阻 值。
直流电桥的缺点是测量速度慢，不适 合动态和快速变化的电阻值测量。
直流电桥的优点是精度高、稳定性好 ，适用于高精度测量和实验室环境。
原理
测量电桥利用了平衡电路的原理，通 过调整已知电阻和未知电阻的比例， 使得测量电桥达到平衡状态，从而计 算出未知电阻的值。
测量电桥的类型
01
02
03
直流电桥
使用直流电源供电，适用 于测量低电阻的电阻值。
交流电桥
使用交流电源供电，适用 于测量高电阻的电阻值。
自动电桥
通过自动调整已知电阻和 未知电阻的比例，快速达 到平衡状态，提高了测量 效率和精度。
测量电桥的应用
电子元件检测
用于检测电子元件的电阻 值，确保其性能正常。
科学研究
在物理学、化学、生物学 等领域中，测量电桥被广 泛应用于实验研究和科学 探索。
工业生产
在电子设备、电器产品的 生产过程中，测量电桥用 于检测产品的性能和质量 。
02
测量电桥的基本组成
电源
电源的作用
为电桥提供所需电压和电流，以 驱动电桥的正常工作。
电源误差
总结词
电源误差是由于测量电桥使用的电源的不稳定或噪声引起的 误差。
详细描述
电源误差会影响测量电桥的输出电压，导致测量结果不准确 。为了减小电源误差，可以采用稳定的电源供电，对电源进 行滤波和稳压处理，以及尽可能减小电源线电阻和电感。
指示器误差
总结词
指示器误差是由于测量电桥的指示器读数不准确或响应速度慢引起的误差。
测量电桥
测量电桥
电桥的概念、优点和分类
直流电桥
交流电桥 本讲要点
Biomedical Sensors and measurements
电桥的概念
电桥是利用比较法进行电磁测量的一种测量电路， 它不仅可以测量很多电学量，如电阻、电容、电感等， 而且配合不同的传感器件，可以测量很多的非电学量， 如温度、压力等。电桥在物理测量和生理测量中都有广 泛的应用。 被 测 量
if R1 R1，....,R4 R4
等臂电桥
D
V 电桥的和、差特性：相邻边两桥臂电阻变 化各自引起的输出电压相减，相对边两桥 臂电阻变化各自引起的输出电压相加。
R1 R2 R3 R4
R1 R2 R4 R3 U V 4 R1
Biomedical Sensors and measurements
交流电桥
Biomedical Sensors and measurements
交流电桥平衡条件
Z1 Z 4 Z 2 Z3 U0 U s 0 ( Z1 Z 2 )( Z3 Z 4 )
电桥平衡的条件为：
ZZe
j
Z1 Z4 Z2 Z3 0
Z1 Z 3 Z2 Z4
V Su 2
U V
Su V
四臂差动电桥
Biomedical Sensors and measurements
说明：对于等臂电桥
差动电桥输出电压 U 由驱动电源电压V和桥臂 电阻的相对变化量 R1决定，而且呈正比关系，且输 出电压幅度双臂差动电桥是单臂电桥的2倍，四臂差 动电桥是单臂电桥的4倍。由电桥灵敏度公式可知， 要提高测量电桥的灵敏度，靠提高驱动电源电压（受 桥臂元件功耗限制）和增加变化的桥臂（受测量条件限制）即可 达到。
电桥测试原理
电桥测试原理
电桥测试原理是一种测量电阻的方法，通过使用电桥电路来确定未知电阻的数值。
其基本原理是基于电桥平衡条件，即在电桥平衡时，电路中的电流为零。
电桥电路由四个分支组成，分别是两个相等的已知电阻和一个未知电阻串联在两个不同电位的电源上。
此外，电桥电路中还有一个可变的第四分支，通常是一个变阻器。
当电桥平衡时，可以通过调节第四分支电阻的值，使电桥电路中的电流为零。
根据欧姆定律，电阻与电流成正比，因此可以通过测量第四分支电阻的数值来推断未知电阻的数值。
具体操作时，首先调节第四分支电阻为一个估计值，然后使用电流表测量电桥电路中的电流。
如果电流不为零，则根据电流的方向和大小来调节第四分支的电阻，直到电流为零为止。
此时，调节过的第四分支电阻值就是与未知电阻相等的值。
电桥测试原理的优点是精度高，可以用于测量很小的电阻值。
然而，对于较大的电阻值，可能需要较大的电流来使电桥平衡，这可能会导致电桥电路的破坏或测量误差的增加。
因此，在应用电桥测试原理时需要注意电流的大小和电源的选择。
电桥测电阻的原理
电桥测电阻的原理电桥测电阻是一种常用的电学测量方法。
它是通过将未知电阻与已知电阻组成电桥电路，并通过调节电桥电路中其他元件的数值，使电桥电路平衡，从而测量出未知电阻的方法。
电桥测电阻的原理可以从两个方面进行解释：基于电流平衡和基于电势平衡。
下面将分别对这两个方面进行详细阐述。
首先，基于电流平衡的原理。
电桥电路中通常由四个电阻组成，分别为未知电阻R1、已知电阻R2、R3和一个可调电阻Rx。
电桥电路中加入了一个电池组和一个开关。
当开关打开时，电流可以从电池组流入电桥电路。
此时，电流会分为两股：一股通过R1和R2，另一股通过R3和Rx。
通过电桥电路可以获得两组电压：一组是R1和R2之间的电压，标记为U1；另一组是R3和Rx之间的电压，标记为U2。
在电桥平衡时，U1等于U2。
根据欧姆定律，可以得到两个方程：U1=I(R1+R2)和U2=I(Rx+R3)。
由于U1等于U2，因此可以得到R1/R2=Rx/R3。
由此可见，当电桥电路平衡时，未知电阻R1与已知电阻R2的比值等于可调电阻Rx与已知电阻R3的比值。
因此，在电桥平衡时，可以通过调节可调电阻Rx 的值，使得电桥电路平衡，从而测量出未知电阻R1的值。
其次，基于电势平衡的原理。
在电桥电路中，因为电路节点的电势差为零，所以可以根据基尔霍夫定律得出两个方程：U1-Ux=I(R1+R2)和U2-Ux=I(R3+Rx)。
其中Ux是电桥电路的一个节点电势。
由于假设电桥电路平衡，所以U1等于U2。
根据这两个方程可以得到Ux=U1-I(R1+R2)，同时也可以得到Ux=U2-I(R3+Rx)。
因为Ux等于U1等于U2，所以可以得到I(R1+R2)=I(R3+Rx)，进一步可以得到R1+R2=R3+Rx。
由此可见，在电桥平衡时，未知电阻R1与已知电阻R2的和等于已知电阻R3与可调电阻Rx的和。
因此，当电桥电路平衡时，可以通过调节可调电阻Rx的值，使得电桥电路平衡，并从而测量出未知电阻R1的值。
电桥测量的基础知识
电桥测量的基础知识电桥是精密测量电阻或其他模拟量的⼀种有效的⽅法。
本⽂介绍了如何实现具有较⼤信号输出的硅应变计与模数转换器(ADC)的接⼝，特别是Σ-Δ ADC，当使⽤硅应变计时，它是⼀种实现压⼒变送器的低成本⽅案硅应变计硅应变计的优点在于⾼灵敏度，它通过感应由应⼒引发的硅材料体电阻变化来检测压⼒。
相⽐于⾦属箔或粘贴丝式应变计，其输出通常要⼤⼀个数量级。
这种硅应变计的输出信号较⼤，可以与较廉价的电⼦器件配套使⽤。
但是，这些⼩⽽脆器件的安装和连线⾮常困难，因⽽增加了成本，限制了它们在粘贴式应变计应⽤中的使⽤。
不过，⽤MEMS⼯艺制作的硅压⼒传感器却克服了这些弊病。
这种MEMS压⼒传感器采⽤了标准的半导体⼯艺和特殊的蚀刻技术。
这种特殊的蚀刻技术可选择性地从晶圆的背⾯除去⼀部分硅，从⽽⽣成由坚固的硅边框包围的、数以百计的⽅形薄膜。
⽽在晶圆的正⾯，每⼀个⼩薄膜的每个边上都植⼊了⼀个压敏电阻，⽤⾦属线把⼩薄⽚周边的四个电阻连接起来就形成⼀个惠斯登电桥。
最后，使⽤钻⽯锯从晶圆上锯下各个传感器。
这时，硅传感器已经初具形态，但还需要配备压⼒端⼝和连接引线⽅可使⽤。
这些⼩传感器便宜⽽且相对可靠，但受温度变化影响较⼤，⽽且初始偏移和灵敏度的偏差很⼤。
压⼒传感器实例在此给出⼀个压⼒传感器的实例，其所涉及的原理适⽤于任何使⽤类似电桥的传感器。
公式1给出了⼀个原始的压⼒传感器的输出模型。
其中，VOUT在给定压⼒P下具有很宽的变化范围，不同传感器在同⼀温度下，或者同⼀传感器在不同温度下，其VOUT都有所不同。
因此要提供⼀个⼀致的、有意义的输出，每个传感器都必须进⾏校正，以补偿器件之间的差异和温度漂移。
长期以来，校准都是通过模拟电路进⾏的。
然⽽，现代电⼦学的进展使得数字校准⽐模拟校准更具成本效益，⽽且其准确性也更好。
此外，利⽤⼀些模拟技术“窍门”，可以在不牺牲精度的前提下简化数字校准。
VOUT=VB(PS0(1+S1(T-T0))+U0+U1(T-T0)) (1)式中，VOUT为电桥输出，VB是电桥的激励电压，P是外加压⼒，T0是参考温度，S0是T0温度下的灵敏度，S1是灵敏度的温度系数(TCS)，U0是在⽆压⼒情况下电桥在温度T0时的输出偏移量(或失衡)，⽽U1则是偏移量的温度系数(OTC)。
测 量 电 桥
R 1 ±∆R
1
±
∆R 2 R2
∆R 4 R4
M
R1
R3
R2
R4
（a）应变片粘贴位置
a
c ey
± R 3 ±∆R
3
d e0
（b）电桥连接方式
1.2 交流电桥
交流电桥电路如图所示，其激励电压e0采用交流方式，电桥的四个臂 可以是纯电阻，也可以是包含有电容、电感的交流阻抗。
交流电桥平衡必须满足两个条件： 相对两臂阻抗之模的乘积应相等，并 且它们的阻抗角之和也必须相等，前 者称为交流电桥模的平衡条件，后者 称为相位平衡条件。
位置及调节可变电阻R3
1.3 带感应耦合臂的电桥
带感应耦合臂的电桥是将感应耦合的两个绕组作为桥臂而组成电桥， 一般有图中a、b两种形式。C
i1 Z4
e1 Z4
W1
W1
GG
e0 W2
W2
e0
i2
e2
Z3
Z3
图a是用于电感比较仪中的电桥， 感应另耦一合种绕形阻式W如1、图Wb2所（示阻，抗电为桥Z平1、 Z衡2时），和绕阻阻抗WZ31、、ZW4构2两成段电磁桥通的大四小个相臂， i W 等1、、方W向2相相当反于，变激压磁器效的应副互边相绕抵阻消，，这 种 铁桥 芯路中又无称磁为通变，压指器零电仪桥G指。零当。Z1Z3 =
R2 c ey
R3
e0
2．电桥的连接方式
在测试技术中，一般根据工作时电阻值参与变化的桥臂数将连接方式 分为单臂电桥、差动半桥和差动全桥三种，如图所示。
± R 3 ±∆R
3
∆R 2 R2
∆R 4 R4
∆R 2 R2
b
b
b
R 1 ±∆R
电桥测量电路原理
电桥测量电路原理电桥测量电路是一种常用的电路结构，用于测量未知电阻、电容和电感等电路元件的值。
其原理基于电桥平衡条件和基尔霍夫定律。
电桥测量电路一般由四个电阻组成，分别为未知电阻（RX）、已知电阻（R1）、平衡电阻（R2）和灵敏电阻（R3），如下图所示：+R1++-RX+R2+-+-R3为了方便描述，我们将电桥两个交点之间的电位差记为V1和V2。
根据基尔霍夫定律，我们可以得到以下两个方程：1. 在V1上的基尔霍夫定律方程：V1/R1 + V1/(RX+R3) = 02. 在V2上的基尔霍夫定律方程：V2/R2 + V2/R3 = 0当电桥平衡时，即V1 = V2，将上述两个方程联立可得到：RX = -R1R3/R2根据上述公式，我们可以通过测量平衡电桥时的已知电阻、平衡电阻和未知电阻之间的关系，计算得到未知电阻的值。
电桥测量电路不仅可以用于测量未知电阻，还可以用于测量未知电容和电感等元件的值。
当测量电容时，可以将未知电容（CX）和已知电容（C1）组成电容分压器，即将CX和C1分别连接在交点上和下。
根据分压器的原理，当电桥平衡时，有：CX/C1 = R3/RX因此，可以通过测量电桥平衡时CX和C1之间的关系，计算得到未知电容的值。
当测量电感时，可以将未知电感（LX）和已知电感（L1）组成电感分压器，即将LX和L1分别连接在交点上和下。
根据分压器的原理，当电桥平衡时，有：LX/L1 = RX/R3因此，可以通过测量电桥平衡时LX和L1之间的关系，计算得到未知电感的值。
需要注意的是，电桥测量电路对于实际应用中的电阻、电容和电感等元件，要求其在频率范围内具有较高的精度和稳定性。
此外，为了保证测量结果的准确性，还需要考虑其他可能的误差来源，如接触电阻、电缆影响等。
总结起来，电桥测量电路是一种常用的电路结构，通过测量平衡状态下已知电阻、平衡电阻和未知元件之间的关系，来计算得到未知电阻、电容和电感等元件的值。
电桥原理详解分析
电桥原理详解分析电桥是一种使用电流和电压来测量电阻、电容和电感等电性量的仪器。
它由四个电阻连接成一个平行四边形的电桥框架，其中两个电阻分别位于对角线两端，另外两个电阻分别连接到外部两个输入端。
在电桥的对角线连接一个电流源，称为电桥电源，用于提供电流。
电桥的两个输出端接到一个灵敏的电流表上，用于测量电流。
当电桥平衡时，表示被测的元件与已知元件的电性量相等。
电桥的工作原理基于实际电路的基尔霍夫定律。
根据基尔霍夫定律，电流在一个闭合电路中保持不变。
因此，通过电桥框架的任何一条闭合路径上的电流之和等于零。
根据这个定律，可以得出电桥的工作原理。
当电桥不平衡时，即两个输出端的电流不为零，说明测量元件与已知元件的电性量不相等。
为了使电桥平衡，可以调整电桥框架中的电阻使电桥达到平衡状态。
电桥的平衡条件可以通过以下公式来描述：R1/R2=R3/R4其中R1和R2是位于电桥框架对角线两端的电阻，R3和R4是连接到外部输入端的电阻。
通过改变R3或R4的阻值，可以通过电桥来测量待测元件的电阻值。
当电桥平衡时，可以根据已知的电阻值计算出被测元件的电阻值。
同样的原理也适用于测量电容和电感等电性量。
电桥的平衡条件还可以通过其他方式来表示。
R1/R2=Rx/R3其中R1和R2是位于电桥框架对角线两端的电阻，Rx是待测电阻，R3是连接到外部输入端的电阻。
通过改变R3的阻值，可以通过电桥来测量待测电阻的阻值。
电桥还可以通过改变电源的电压来调整平衡条件。
当电桥平衡时，电源的电压与电桥框架上的电压相等。
通过改变电源的电压，可以调整电桥的平衡状态。
总之，电桥是一种基于实际电路的基尔霍夫定律工作的测量仪器。
通过改变电阻或电源的电压来调整电桥的平衡状态，可以测量电阻、电容和电感等电性量。
08测量电桥
第8讲
信号调理入门——测量电桥
第8讲
信号调理入门——测量电桥
大多数传感器的输出都是电压、电流或电阻的微弱变化，不便于直接应用，需作适 当调理。常用的信号调理电路有测量电桥、信号放大、阻抗变换、硬件滤波、非线性硬 件校正、交流/直流转换、U/I 转换、U/F 转换等方法。信号调理电路是实现传感器的灵敏 度、线性度、输出阻抗、失调、漂移、时延等性能参数达到要求的关键环节。此外，还 有数字滤波、相关分析、谱分析等软件分析方法，一般称为数字信号处理技术。
1 ⎛ ΔR
ΔR
ΔR
可见，非线性误差随着电阻相对变化量增大而增大。 [例]某金属应变片灵敏系数 k1 = 2 ，组成半等臂单臂电桥，所受应变量为 1000 微应变， 求非线性误差 η1 ；另有一半导体应变片，灵敏系数 k 2 = 100 ，组成半等臂电桥，应变同 上，求非线性误差 η 2 。 解 对于金属应变片 η1 =
R1 R4 − R2 R3 ( R1 + R2 )( R3 + R4 )
初始平衡时有 R1 R4 = R2 R3 ，输出 u O = 0 。电桥工作时，四个桥臂电阻分别变化
ΔR 1 、 ΔR 2 、 ΔR3 、 ΔR4 ，忽略二阶微量 ΔRi ΔR j ，得不平衡输出为 uL = I ⎛ ΔR1 ΔR2 ΔR3 ΔR4 ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ R − R − R + R ⎟ 2 3 4 ⎠ ⎝ 1 R R + Δ ∑ i ∑ i R1 R4
R3 +U R1
R4
R2
图
+ uO -
8讲义(电桥测电阻)
实验五直流非平衡电桥实验简介：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，只要将这些特殊的电阻装在电桥的一个臂上，当某些被测量发生变化时，就引起电阻值变化，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）掌握直流单臂电桥（惠斯登电桥）测量电阻的基本原理和操作方法。
（2）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。
（3）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。
（4）学会加热装置的使用，通过非平衡电桥测定铜电阻的温度系数。
实验仪器：FQJ-Ⅲ型直流非平衡电桥实验箱， FQJ非平衡电桥加热实验装置，电阻箱，铜电阻，导线等。
实验原理：(一)、单臂电桥（惠斯登电桥）：单臂电桥是平衡电桥，其原理如右图所示，图中R1、R2、R3、R4,构成一电桥，A、C两端供一恒定桥压Us，B、D之间有一检流计G，当电桥平衡时，G无电流流过，B、R1，I1BR4=R X，I4C ADR3，I3R2，I2U SG单臂电桥原理图D 两点为等电位，则：DC BC U U =41I I =， 32I I = ， 2211R I R I ∙=∙， 4433R I R I ∙=∙于是有：3421R R R R =如果Rx 为待测电阻，R 3，R 4为标准比较电阻，K= R 1／R 2称其为比率（一般惠斯登电桥的K 有0.001、0 01、0.1、1、10、100、1000等。
电桥法原理
电桥法原理电桥法是一种常用的测量电阻值的方法，它利用电流、电压和电阻之间的关系来测量未知电阻的数值。
电桥法原理基于电流在闭合电路中的流动以及电压在电路中的传递，通过比较不同电阻下的电压差来确定未知电阻的数值。
在电桥法中，一般会使用一个称为电桥的电路来进行测量。
电桥由四个电阻组成，其中一个为未知电阻，另外三个为已知电阻。
通过调节已知电阻的值，使得电桥平衡，即使得电桥两端的电压差为零。
当电桥平衡时，可以利用已知电阻的数值和电桥平衡时的电压差来计算未知电阻的数值。
电桥法原理的核心在于利用电桥平衡时的条件来确定未知电阻的数值。
根据基尔霍夫电压定律和欧姆定律，可以得到电桥平衡时的条件：\( \frac{R_1}{R_2} = \frac{R_x}{R_3} \)。
其中，\( R_1 \)、\( R_2 \)、\( R_3 \)分别为电桥中的已知电阻，\( R_x \)为未知电阻。
通过调节已知电阻的值，使得上式成立，即可确定未知电阻的数值。
电桥法原理的优点在于可以精确地测量电阻值，同时对测量环境的要求相对较低。
通过调节电桥中的已知电阻，可以很快地得到电桥平衡，从而确定未知电阻的数值。
此外，电桥法还可以用于测量非常小的电阻值，具有较高的灵敏度。
电桥法原理的应用非常广泛，常见于实验室的电路实验中，也常用于工业生产中对电阻器的质量检测。
通过电桥法，可以准确地测量电阻值，保证电路的正常工作。
总的来说，电桥法原理是一种基于电流、电压和电阻之间的关系来测量未知电阻值的方法。
通过调节电桥中的已知电阻，使得电桥平衡，从而确定未知电阻的数值。
电桥法具有精度高、灵敏度高的特点，被广泛应用于实验室和工业生产中。
电桥的使用方法
电桥的使用方法
电桥是一种测量电阻的仪器，它通过比较未知电阻与已知电阻之间的差异来确定未知电阻的值。
电桥通常由四个电阻组成，其中两个为已知值，另外两个为未知值。
使用电桥需要以下步骤：
1. 将待测电阻与标准电阻连接在同一支路上，组成一个平衡电桥。
2. 调节平衡点，使得检流计中的指针不偏移。
3. 读取标准电阻表上对应的数值，并记录下来。
4. 断开标准电阻并连接待测电阻，在同样的条件下进行测量。
5. 读取检流计中的指针偏移量，并根据标准电阻表上对应的数值计算出待测电阻的数值。
需要注意以下几点：
1. 在连接线路时要保证接触良好，以免影响测量结果。
同时还要避免
在高温、高压等特殊环境下进行测量，以免损坏仪器或者造成人身伤害。
2. 在调节平衡点时要慢慢调整，以免超过平衡点而导致误差增大。
同时还要注意检流计的灵敏度，以便正确读取偏移量。
3. 在进行测量时，应该保证电源稳定，并且避免与其他电器设备同时使用，以免干扰测量结果。
总之，电桥是一种非常实用的测量电阻的仪器，在科学研究和工业生产中都有广泛的应用。
使用电桥需要谨慎操作，并且保证仪器的质量和精度，才能得到准确可靠的测量结果。
电桥的工作原理
电桥的工作原理电桥是一种用来测量电阻值的仪器，它利用电流和电压的关系来确定未知电阻的数值。
电桥的工作原理基于电流在电路中的流动规律和欧姆定律，通过比较未知电阻与已知电阻之间的电压差来确定未知电阻的数值。
在电桥中，有四个电阻分别为P、Q、R、S，它们构成一个平衡电桥电路。
当电桥平衡时，即P/Q=R/S，此时电桥两侧的电压差为零，指示器指针指向零位。
当接入未知电阻时，电桥失去平衡，电桥两侧产生电压差，指示器指针偏离零位，通过调节已知电阻的数值，使电桥重新平衡，从而确定未知电阻的数值。
电桥的工作原理可以通过以下步骤来解释，首先，通过电源提供电压，使电流在电路中流动。
然后，利用电桥平衡条件P/Q=R/S 来确定未知电阻的数值。
调节已知电阻的数值，使电桥平衡，测量平衡时已知电阻的数值，从而确定未知电阻的数值。
电桥的工作原理可以用数学公式来表示，当电桥平衡时，P/Q=R/S；根据欧姆定律，电流I=V/R，其中V为电压，R为电阻。
根据电流和电压的关系，可以得到P/Q=R/S=Vp/Ip=Vs/Is，其中Vp和Ip分别为P端电压和电流，Vs和Is分别为S端电压和电流。
通过测量电桥两侧的电压和电流，可以确定未知电阻的数值。
电桥的工作原理非常简单，但却非常实用。
它可以精确测量电阻值，广泛应用于科学实验、工程技术和生产制造领域。
通过电桥，我们可以快速准确地测量各种未知电阻，为科研和生产提供了重要的技术支持。
总之，电桥的工作原理基于电流和电压的关系，利用电桥平衡条件来确定未知电阻的数值。
通过测量电桥两侧的电压和电流，可以精确测量未知电阻的数值。
电桥在科学研究和工程技术中有着重要的应用价值，是一种简单而实用的电阻测量仪器。
电桥测试原理
电桥测试原理电桥测试原理是一种用来测量电阻、电感和电容的仪器，它利用电桥平衡的原理来精确测量这些电学参数。
电桥测试原理是基于基尔霍夫定律和欧姆定律的，通过调节电桥中的电阻、电感或电容来使电桥平衡，从而得到被测元件的准确数值。
电桥测试原理的核心是利用电桥平衡条件来测量未知电阻、电感或电容的数值。
在电桥平衡时，电桥的两个对角线上的电势差为零，这时可以利用基尔霍夫定律得到平衡条件。
根据基尔霍夫定律，电桥的两个对角线上的电势差相等，从而可以得到平衡条件的表达式。
对于电阻测量，电桥的平衡条件可以表示为：R1/R2 = R3/R4。
其中，R1和R2是已知电阻，R3是未知电阻，R4是可变电阻。
通过调节可变电阻R4，使得电桥平衡，从而可以测量未知电阻R3的数值。
对于电感和电容的测量，电桥的平衡条件也可以通过类似的方法来表示。
通过调节电桥中的元件，使得电桥平衡，从而可以精确测量未知电感和电容的数值。
电桥测试原理的优点是可以精确测量电阻、电感和电容，同时对于不同范围的测量也可以通过调节电桥的参数来适应。
另外，电桥测试原理还可以用来测量电路中的电阻变化，例如温度传感器的阻值随温度的变化。
在实际应用中，电桥测试原理广泛应用于科研实验、工程技术和生产制造等领域。
它不仅可以用来测量电学元件的参数，还可以用来检测电路中的故障和问题，对于电子设备的维护和调试具有重要意义。
总之，电桥测试原理是一种基于电桥平衡条件来测量电阻、电感和电容的原理，它具有精确、灵活和广泛应用的特点，在电子领域有着重要的意义。
通过深入理解电桥测试原理，可以更好地应用它来解决实际问题，推动电子技术的发展和应用。
电桥测试原理
电桥测试原理
电桥测试是一种用于测量电阻、电感和电容的常见方法。
它利用电桥平衡原理来测量未知电阻、电感或电容的值。
电桥测试原理基于电路中电流和电压的关系，通过调节已知电阻、电感或电容的值来使电桥平衡，从而得到未知元件的数值。
在电桥测试中，有四个电阻或电感的分支，它们分别是未知元件、已知元件、电源和检流计。
通过调节已知元件的值，使得电桥平衡，即检流计指针为零。
这时，已知元件的值与未知元件的值之比即为未知元件的值。
这就是电桥测试的基本原理。
电桥测试可以用于测量电阻、电感和电容。
对于电阻的测量，可使用直流电桥；对于电感和电容的测量，通常使用交流电桥。
在实际应用中，可以根据需要选择合适的电桥类型进行测量。
电桥测试原理的核心在于平衡条件的实现。
通过调节已知元件的值，使得电桥平衡，从而得到未知元件的数值。
这种方法简单易行，准确可靠，因此被广泛应用于科研、工程和生产领域。
电桥测试原理的应用非常广泛，例如在电子电路中常常需要测
量电阻的值，而电桥测试就是一种常用的方法。
在无线电领域，也
需要测量电感和电容的值，电桥测试同样可以胜任这项任务。
此外，在工业生产中，电桥测试也被广泛应用于各种元件的质量检测和参
数测量。
总之，电桥测试原理是一种简单有效的电性测量方法，通过调
节已知元件的值来实现电桥平衡，从而得到未知元件的数值。
它在
科研、工程和生产中有着广泛的应用，是电性测量领域中不可或缺
的一种方法。
电桥测量
3, c = 2)
+ ∆仪 /
2
(
3
)
2
=
然后分别求出 UL，Ud 。
再计算铜的相对不确定度U 再计算铜的相对不确定度 ρ / ρ :
Ur 2 2Ud 2 Ul 2 E= = ( ) +( ) +( ) = ρ R d L
电桥的使用（单臂、双臂） 电桥的使用（单臂、双臂）
电桥电路是电磁测量中电路连接的一种基本方式。 电桥电路是电磁测量中电路连接的一种基本方式。 由于它测量准确，方法巧妙，使用方便， 由于它测量准确，方法巧妙，使用方便，所以得到 广泛应用。电桥电路不仅可以使用直流电源， 广泛应用。电桥电路不仅可以使用直流电源，而且 可以使用交流电源，故有直流电桥和交流电桥之分。 可以使用交流电源，故有直流电桥和交流电桥之分。 直流电桥主要用于电阻测量， 直流电桥主要用于电阻测量，它有单电桥和双 电桥两种。前者常称为惠斯登电桥，用于1～ 电桥两种。前者常称为惠斯登电桥，用于 ～10 6 Ω 范围的中值电阻测量；后者常称为开尔文电桥， 范围的中值电阻测量；后者常称为开尔文电桥，用 范围的低值电阻测量。 于10 -3～1 Ω 范围的低值电阻测量。 电桥的种类繁多， 电桥的种类繁多，但直流单电桥是最基本的一 它是学习其他电桥的基础。 种，它是学习其他电桥的基础。
K
E
S = ∆d (∆R R)
（2） ）
3、双臂电桥原理： 、双臂电桥原理：
（1）双臂电桥原理图： ）双臂电桥原理图：
（2）不可小看的接触电阻和导线电阻。 ）不可小看的接触电阻和导线电阻。 （3）四端钮接法。图示（第三片所示） ）四端钮接法。图示（第三片所示） 从工作原理上分析可见，由于运用了三项有效措施， 从工作原理上分析可见，由于运用了三项有效措施，使得 双臂电桥能够消除或减小附加电阻对测量低电阻的影响。 双臂电桥能够消除或减小附加电阻对测量低电阻的影响。 1）Rx和Rs都采用了四端钮接法，它转移了附加电阻（包括 都采用了四端钮接法，它转移了附加电阻（ ） 导线电阻与接触电阻）的相对位置， 导线电阻与接触电阻）的相对位置，使得附加电阻不再与低电 相串联，将附加电阻（ 接触电阻） 阻Rx和Rs相串联，将附加电阻（A1、C1接触电阻）转移到电源 回路中去，消除了它们对测量的影响。 回路中去，消除了它们对测量的影响。 2）桥臂电阻分别比相应的附加电阻大的多，从而可以将附 ）桥臂电阻分别比相应的附加电阻大的多， 加电阻忽略不计。 加电阻忽略不计。 3）Rx与Rs采用足够粗的导线联接，使得附加电阻 （又称 采用足够粗的导线联接，使得附加电阻r（ ） 跨线电阻）很小；又由于4个桥臂电阻 个桥臂电阻R 跨线电阻）很小；又由于 个桥臂电阻 1，R2，R3，R4 比Rx， Rs 要大的多， 于是，当双电桥平衡时， 桥臂电流 1 和I2 必然 要大的多， 于是，当双电桥平衡时， 桥臂电流I
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
R2 R1 R3 R4 RR
R1 R1
R2
U0
R4+ R4
R3
E为等臂桥，或称全等桥：
E Uo 4R (R1 R2 R3 R4 )
R1 R1
U0
R2 R2
R4 R4
R3 R3
E
8.1.1 常用的几种电桥电路分析
K全 2K半 4K单
8.1.2 电桥的零位调整
在测量前应调整电桥致“平衡”状态（即R1R3 =R2R4 ），以提高测量精度、减小误差。 1 串联法
2 并联法 R4
R3 U0
R1
R2
Rp
E
R4
R3
R p U0
Rb
R1
R2
E
8.2 交流电桥
8.2.1 阻抗电桥 8.2.2 变压器电桥 8.2.3 紧耦合电桥 8.2.4 相敏整流电路
8.2.1 阻抗电桥 四个桥臂可以是电阻或阻抗元件。
Z1
I0 Z 2
U 0 Z L
Z4
Z3
E
U 0
Z1
Z 2 Z3
Z4
Z1Z3 Z 2 Z 4 E Z1Z 2 Z3 Z1Z 2 Z 4
Z1Z 3 Z 4
Z2Z3Z4
1 ZL
在测量前，电桥输出电压为零（U 0 0 ），可得电桥的
平衡条件： Z1 Z3 Z 2 Z 4 。
如各桥臂阻抗用复数表示为 Z i Ri jX i Z i e ji 则平衡条件分为幅值和相角两部分，写作
Z1 Z3 Z2 Z4
1 3 2 4
灵敏度 K全 2K半 4K单
3．交流电桥的平衡
L1 Rw
1
II
Lc
2
M
I
3
II
Lc 2I
2
紧耦合电感臂
Z13
1
Zs
Z12
3
Zs Zp
2
2
等效T型网络
4
Z1
Z2
U 0
E
E ZB
ZL
ZS
ZS
5
ZP
ZB (Z Zs) / 2
等效阻抗电桥电路
8.2.4 相敏整流电路
线圈1
Z1
线圈2
Z2
ZL
Z1
U 0 Z2
1 RL
R1R2 (R3 R4 ) R3R4 (R1 R2 )
E
当电桥各桥臂电阻满足 R1R3 R2 R4 0 条件时
即 R1 R3 R2 R4 或
R1 R4 R2 R3
则电桥输出电流I0 =0，电压U0=0，称电桥处于平衡状态。 若电桥的负载电阻为无穷大（RL=∞），可由上式得
L2
U 0
R2
C0 R1
E
8.2.2 变压器电桥 供桥电源是通过变压器耦合的方式提供给测量电桥。
1. 单边电压变压器电桥 2．单边电流变压器电桥 3. 双边变压器电桥
Z2
E
U AO
Z1 Z1 Z2
E
E
2 BE U0
A
U BO
E 2
2
UO U AB U AO U BO
U0 M I1 I2
2ME Z Zn
2
Z
2
Z2
M
E
E 2
I2
U 0
E 2
I1
Z1
3. 双边变压器电桥
8.2.3 紧耦合电桥
Z1
E
1
Z2
U 0
M ZL
3
Lc Lc
2
M k
LC
LC——线圈的自感； M——两个线圈中 的互感。
紧耦合时，k=±1； 不耦合时，k=0。
第8章 测量电桥
8.1 直流电桥 8.2 交流电桥
8.1 直流电桥
由直流电源供电的电桥为直流电桥。
R1
R2
I0
U 0 RL
R4
R3
E
直流电桥
E—供桥直 流电源；
R1、R2、
R3和R4分别为 四个桥臂的电 阻；
RL—负载； Io—负载电流； U0—负载上的 电压。
R1
R2
I0
U 0 RL
R4
R3
E
E U 0
Z1 Z
ZL
Z1
E
Z2 Z
U 0
Z 2
t
被测量的变化
t
U0
Z
交流输出信号
相敏整流电路多用于变压器电桥的输出端，以辨别被测量 的变化方向，消除由于变压器线圈不平衡及高次谐波引起 的残余电压。 常用的相敏整流电路有半波和全波两种。
当差动传感器在 Z1 Z2 Z时处于平衡，输出电压 U 0 0。
考虑到Ri >> Δ Ri ，忽略无穷小项Δ Ri Δ Ri不计，又可得
Uo R1 R2 ( R1 R2 R3 R4 ) E
(R1 R2 )2 R1
R2
R3
R4
通常将各桥臂的电阻值匹配成下列三种情况：
①R1＝R2＝R，R3＝R4＝R′，称为输出对称的电桥（卧式桥）：
1. 单臂桥测量电路（惠斯登电桥）
1. 单臂桥测量电路（惠斯登电桥）
R1 R1
R2 U0
R4
R3
E
Uo E R1 E
4 R1 4
任一桥臂（假 设R1）为传感器的 转换元件（如电阻 应变片），其它桥 臂为固定电阻。
灵敏度为
K Uo E R1 4R1
2. 半桥测量电路（差动桥）
R1 R1
U0
R2 R2
Uo R1 R2 ( R1 R2 R3 R4 ) E (R1 R2 )2 R1 R2 R3 R4
R4 R4
R3 R3
E
如匹配成等臂桥，R1=R2=R3=R4=R，上式可简化为
E Uo 4R (R1-R2 R3-R4 )
根据电路理论可得到流过负载 RL的电流Io和负载上的电压Uo ， 分别为
E
I0
RL (R1
R2 )( R3
（R1R3 R2R4） R4 ) R1R2 (R3 R4 )
R3R4 (R1
R2 )
E
U0
I0RL
（R1R3 R2R4）
（R1
R2）(R3
R4
)
R2
+
如果电源上端为正，二极管D1和D4导通，D2和D3截 止，Z2和R2支路上分压于R2的压降大于Z1和R1支路上分压 于R1的压降，得到输出电压为下正、上负。
相敏整流原理
D1
D2
-
Z1 Z
E
Z2 Z
D3
D4
+
-
R1
U0
R2
+
如果电源下端为正，上端为负，则二极管D2和D3 导通，D1和D4截止，这时R2和Z1支路分压与R1和Z2分压 的结果，依然使得输出电压为下正、上负。
O
Z1
Z1 Z1 Z2
1 2
E
1. 单边电压变压器电桥
Z2
I2
E
I1
M
U 0
Z1
2. 单边电流变压器电桥
I1
Z1
E
Zn 2
E Z Zn 2
I2
Z2
E
Zn 2
E Z Zn 2
I1 I2 0
U 0 M I1 I2 0
Uo E ( R1 R2 ) 4 R1 R2
R1 R1 U0
R4 E
R2 R2 R3
卧式电桥
对于卧式桥通常R1=R2=R，R3=R4=R′； R1 R2 R
Uo E R
2R
灵敏度
K半
Uo R
E 2R
K半
Uo
E 2
3．全桥测量电路
为了让电桥有高灵敏度，设两两相邻桥臂是差动关系，且， R1 R2 R3 R4 R 可得到
Uo E R R
灵敏度
E K全 R
或
K全
U 0
E
讨论：
①电流桥: 如果电桥输出端接内阻等于零的检流计（即
RL=0），则可知电桥输出电流 I0 为
Io
（R1R3 R1R（2 R3 R4）
到电桥开路输出电压U0为
Uo (R1R3 R2 R4 ) E (R1 R2 )(R3 R4 )
设各桥臂的电阻增量分别为Δ R1、Δ R2、Δ R3和 ΔR4，有
Uo Uo (R1 R1 )(R3 R3 )-(R2 R2 )(R4 R4 ) E (R1 R1 R2 R2 )(R3 R3 R4 R4 )
R2 R4） R3R（4 R1
R2）
E
考虑测量前 R1R3=R2R4，代入增量Δ R1、Δ R2、Δ R3和 ΔR4， 并略去高阶无穷小项 可得
Io
E
（ R1 R2 R3 R4 ）
R1 R2 R3 R4 R1 R2 R3 R4
②全桥的灵敏度比半桥高，半桥的灵敏度比单臂桥高。
Uo E ( R1 R2 R3 R4 )
4 R1
R2
R3
R4 R1 R1