非平衡电桥
非平衡电桥
实验原理：直流电桥是一种精密的非电量测量仪器，他的基本原理是通过桥式电路来测量电阻。
按电桥的测量方式可分为平衡电桥和非平衡电桥两类，非平衡电桥的基本原理是通过桥式电路来测量电阻的，但测的是电桥输出的不平衡电压，经过运算处理才能得到的电阻值，从而可得到引起电阻变化的其他变化物理量，如温度，压力，形变等，因而可以测量连续变化的物理量，具有重要的应用价值。
FQJ-Ⅲ型教学用非平衡直流电桥包括单臂直流电桥，双臂直流电桥，非平衡直流电桥。
电桥分类：(1)等臂电桥：R1=R2=R3=R4(2)输出对称电桥，也称卧式电桥：R1=R4=R, R2=R3=R′。
且R≠R′。
(3)电源对称电桥，也称为立式电桥：R1=R2=R′，R3=R4=R,且R≠R′。
本实验中测R x采用电源对称电桥（立式电桥）：即R1=R2 R3=R4摘要：本实验主要通过使用非平衡电桥来测量电阻，学会用非平衡直流电桥电压输出方法测量电阻变化量的基本原理和操作方法，学习与初步掌握非平衡电桥的设计方法。
通过实验得出铜电阻与温度的关系。
从该实验中学到会引起电阻变化的一些物理量，比如：温度，压力，形变等。
通过做该实验还能丰富物理实验的内容。
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 ．6 ．热敏电阻：热敏电阻由半导体材料制成，用其可制成半导体温度计，主要用来测定- 100 ～300 ℃间的温度，有R T = R 0 exp[B （1/ T -1/ T 0 ）] ，其中R T 和R 0 分别为温度T （K ）和T 0 （K ）时的电阻值，B 为热敏电阻的材料常数．本实验选用MF51 型热敏电阻，B = 2700 ～4100 K ，25 ℃时，R T ≈ 3.3 k Ω．允许通过的最大电流I m ＜0.4 mA ．7 ．光敏电阻：允许通过的最大电流I m ＜0.1 mA ．【实验内容】在了解实验室所给条件的基础上，利用非平衡电桥实现以下设计：1 ．设计制作一铂电阻（Pt100 ）数字温度计，测温范围0 ～100 ℃，输出电压范围0 ～50 mV 要求最大误差小于0.5 ℃．2 ．制作一铜电阻温度计，测温范围0 ～100 ℃，输出电压范围0 ～50 mV ，要求最大误差小于0.5 ℃．3 ．制作一热敏电阻温度计，测温范围0 ～100 ℃，输出电压范围0 ～100 mV ．4 ．利用光敏电阻制作一光强计，光强范围10 ～1500 lux ，输出电压范围0 ～100 mV ．【注意事项】1 ．每次实验接线后，要仔细检查线路．接线要牢固、整齐；2 ．水烧开时应注意避免烫伤；3 ．设计的参数应与所给元件的允许值相匹配．【思考题】1 ．什么是平衡电桥？什么是非平衡电桥？2 ．对于铂电阻、铜电阻，在设计电路时，实验中哪些因素会引起输出电压与温度变化的非线性误差？请事先计算出可能引起的测量误差．你准备采取什么措施？3 ．请根据图1 和图2 从理论上分析，与二线制接线法相比，三线制接线法为何能减小测量误差？4 ．万用表内阻是否需要考虑？为什么？5 ．在设计电路时，你主要考虑的因素是什么，为什么？6 ．从实验结果分析，你认为实验结果达到了你所设计的要求了吗？。
非平衡电桥的研究与应用
非平衡电桥的研究与应用
非平衡电桥（Unbalanced Bridge）是一种电桥测量的方法，在电阻、电容、电感等参数测量中应用广泛。
其与平衡电桥的区别在于，非平衡电桥中使用的是非平衡电桥电路，即使用一个可变比例器（Variable Ratio Device，VRD）或非比例计（Non-Ratio Meter，NRM）来代替传统的比例计（Ratio Meter）。
非平衡电桥虽然测量精度略低于平衡电桥，但由于其设计较为简单，因此常用于对简单电路中的参数进行测量。
以下是非平衡电桥的应用情况：
1. 电阻测量：非平衡电桥可用于对不同电阻值的电阻进行测量，常见的应用场景包括电阻实验和电子元器件测试等。
2. 电容测量：非平衡电桥可用于对不同电容值的电容器进行测量，主要应用于电子设备的制造和维修等领域。
3. 电感测量：非平衡电桥可用于对不同电感值的电感元件进行测量，常见于电路中的感性元件的测量和验证。
总之，非平衡电桥作为一种简单实用的电桥测量方式，在电阻、电容、电感等领域具有广泛的应用。
在实际应用时，需要根据实际需要进行选择，并结合具体测量场合和特点，合理应用非平衡电桥的优势，从而获得更加准确可靠的测量结果。
非平衡电桥的原理和应用实验
非平衡电桥的原理和应用实验非平衡电桥是一种利用电桥的非平衡状态来测量物理量的方法。
通常，电桥是由电阻、电容和电感元件组成的一种电路，用于测量物理量，如电阻、电容和电感。
在平衡状态下，电桥的两个相对端的电压相等，而在非平衡状态下，电桥的两个相对端的电压不相等。
非平衡电桥实验利用了这个原理，通过测量非平衡状态下的电压差来计算物理量的值。
1.搭建电桥电路：根据所测量的物理量的特性选择合适的电桥电路。
通常，电桥电路由一个待测量的电阻（物理量）和其他已知的电阻、电容或电感元件组成。
电桥的两个相对端分别连接到一个电源和一个测量仪器上。
2.调节电桥：调节已知元件的值，使电桥处于平衡状态。
平衡状态下，电桥的两个相对端的电压相等。
3.测量电压差：断开平衡状态，通过改变电源的电压或改变待测量物理量的值，使电桥处于非平衡状态。
此时，电桥的两个相对端的电压不相等。
4.计算物理量：根据非平衡状态下的电压差，使用相关的公式或表格计算出待测量物理量的值。
1.电阻测量：通过将待测电阻与已知电阻串联或并联，使用非平衡电桥实验可以测量待测电阻的值。
2.电容测量：通过将待测电容与已知电容串联或并联，使用非平衡电桥实验可以测量待测电容的值。
3.电感测量：通过将待测电感与已知电感串联或并联，使用非平衡电桥实验可以测量待测电感的值。
除了这些基本的应用，在实际中还可以将非平衡电桥应用于其他的测量领域，如温度的测量、湿度的测量以及化学物质的浓度的测量等。
在这些应用中，根据待测量的特性，可以选择合适的电桥电路进行测量。
总结起来，非平衡电桥利用了电桥的非平衡状态来测量物理量的方法，在多个领域都有广泛的应用。
通过搭建电桥电路、调节电桥、测量电压差和计算物理量的值，可以实现对电阻、电容和电感等物理量的测量。
同时，非平衡电桥也可以应用于其他领域的测量，如温度、湿度和化学物质浓度等。
非平衡电桥的应用原理
非平衡电桥的应用原理1. 前言非平衡电桥是一种常用的电子测量仪器，用于测量电阻或其他物理量。
它能够通过无法理论预计或计算的方式，测量电阻值的变化或测量其他物理量的相对变化。
本文将介绍非平衡电桥的应用原理。
2. 电桥的基本原理非平衡电桥是基于电桥原理设计的一种测量仪器。
电桥是由四个电阻组成的电路，其中两个电阻相等，称为匹配电阻，另外两个电阻则是需要测量的电阻。
3. 非平衡电桥的工作原理非平衡电桥的工作原理基于电桥平衡和非平衡状态之间电流的变化。
在平衡状态下，电桥中的电流为零。
当测量电阻发生变化时，电流将不再为零，产生非平衡状态。
非平衡电桥会通过测量非平衡电流的大小来反映出电阻的变化。
4. 非平衡电桥的应用非平衡电桥在实际应用中有着广泛的用途。
4.1 温度传感器非平衡电桥可用于测量温度传感器的变化。
传感器的电阻会随着温度的变化而变化，通过非平衡电桥的测量，可以准确地反映出温度的变化情况。
4.2 气体传感器非平衡电桥也可用于测量气体传感器的变化。
气体传感器中的电阻会随着气体浓度的变化而变化，利用非平衡电桥的原理，可以实时监测气体的浓度。
4.3 压力传感器非平衡电桥还可以用于测量压力传感器的变化。
压力传感器的电阻随着压力的变化而变化，利用非平衡电桥的测量方式，可以实时监测压力的变化情况。
4.4 液位传感器非平衡电桥还可用于测量液位传感器的变化。
液位传感器中的电阻会随着液位的变化而变化，通过非平衡电桥的测量，可以准确地反映出液位的变化情况。
5. 总结非平衡电桥是一种常用的电子测量仪器，通过测量非平衡电流的大小来反映电阻或其他物理量的变化。
其应用广泛，包括温度传感器、气体传感器、压力传感器和液位传感器等。
通过应用非平衡电桥的原理，我们可以实时监测和测量各种物理量的变化情况，为科研和工程应用提供了便利。
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是基于基尔霍夫第二定律，即在一个闭合回路内，电流的代数和为零。
电桥由四个电阻和一个未知元件构成，其中两个
电阻称为已知电阻，另两个电阻称为未知电阻。
电桥中通入一个已知电流，通过调节未知电阻或改变已知电阻的值，使电流从未知电阻的两个端点中
分流，使得电桥中的电流为零。
根据基尔霍夫第二定律，在电桥中的电流
为零时，可以通过测量电桥两侧的电压差来计算未知元件的参数。
1.电阻测量：通过非平衡电桥可以测量未知电阻的值。
在电桥平衡时，可以通过已知电阻与未知电阻的比例关系计算出未知电阻的值。
2.电容测量：非平衡电桥可以用于测量未知电容的值。
在电桥平衡时，通过改变电容器电极间的距离或改变电容量，可以测量未知电容的值。
3.电感测量：非平衡电桥可以用于测量未知电感的值。
在电桥平衡时，通过改变电感器中的铁心长度或改变电感器中的线圈匝数，可以测量未知
电感的值。
4.温度测量：非平衡电桥可以用于测量温度。
通过将温度传感器作为
未知元件接入电桥中，当电桥平衡时，可以测得温度的值。
5.湿度测量：非平衡电桥可以用于测量湿度。
通过将湿度传感器作为
未知元件接入电桥中，当电桥平衡时，可以测得湿度的值。
6.线性变换器：非平衡电桥还可以用于进行线性变换。
通过在电桥中
引入变压器并调节其参数，可以实现信号的线性放大或压缩。
总之，非平衡直流电桥是一种常用的测量电阻、电容、电感等参数的仪器。
它具有精度高、灵敏度好、稳定性强等优点，适用于各种工程领域的测量和控制应用。
非平衡电桥的输出特性研究
非平衡电桥的输出特性研究非平衡电桥是一种常用的测量电路，其输出特性是研究其性能的关键因素之一。
下面将对非平衡电桥的输出特性进行详细的研究和分析。
一、非平衡电桥的工作原理非平衡电桥通常由四个电阻组成，其中两个电阻为可调电阻，另外两个为固定电阻。
在电桥平衡时，两个可调电阻的阻值相等，且与固定电阻构成对称结构。
当电桥输入一个小的信号电压时，输出电压与输入电压之间的关系取决于各个电阻的阻值和桥臂的配置。
二、非平衡电桥的输出特性1.输出电压与输入电压的关系非平衡电桥的输出电压与输入电压之间的关系可以用以下的公式表示：Vout = (R3/R2) * Vin - (R4/R1) * Vin。
其中，Vin为输入电压，Vout为输出电压，R1、R2、R3和R4分别为四个电阻的阻值。
当R3/R2和R4/R1相等时，电桥达到平衡状态，输出电压为零。
当R3/R2和R4/R1不相等时，电桥处于非平衡状态，输出电压不为零。
2.输出电阻与输入电阻的关系非平衡电桥的输出电阻与输入电阻之间的关系可以用以下的公式表示：Rout = R1/[(1+(R3/R2))+(R4/R1)] * R2。
其中，Rout为输出电阻，Rin为输入电阻，R1、R2、R3和R4分别为四个电阻的阻值。
当电桥平衡时，输出电阻与输入电阻相等。
当电桥不平衡时，输出电阻将发生变化，其大小取决于各个电阻的阻值和桥臂的配置。
三、非平衡电桥的应用非平衡电桥在测量电路中有着广泛的应用，例如用于测量温度、压力、位移等物理量。
其优点在于具有较高的灵敏度和精度，同时具有较小的输出阻抗，易于与后续电路连接。
在实际应用中，需要注意对电桥的配置和调节进行优化，以保证测量结果的准确性和稳定性。
四、结论本文对非平衡电桥的输出特性进行了详细的研究和分析。
通过对其工作原理、输出电压与输入电压的关系以及输出电阻与输入电阻的关系进行探讨，可以发现非平衡电桥在测量电路中具有广泛的应用前景。
然而，需要注意在实际应用中可能出现的噪声和非线性失真等问题。
非平衡电桥和平衡电桥的异同
非平衡电桥和平衡电桥的异同
非平衡电桥和平衡电桥的异同
电桥（bridge）是一种测量电阻的装置，其最大的特点是可以在很小的测量信号和微小的负载电流下，实现精确的电阻的测量。
电桥可以分为非平衡电桥和平衡电桥两类。
1、非平衡电桥
非平衡电桥一般包括一个电桥环路和一个分压电阻。
分压电阻的位置可以在电桥环路的任何一处，但是一般认为放置在环路中间位置的效果最佳。
非平衡电桥可以测量比较大的电阻，也可以测量比较小的电阻，但是非平衡电桥有一个主要的缺陷，就是在测量比较小的电阻时，会产生不可接受的测量误差。
2、平衡电桥
平衡电桥的构成和非平衡电桥有所不同，它由电桥环路、分压电阻以及两个变比电阻组成。
可以通过改变变比电阻的值来精确测量小电阻，从而解决上述缺陷。
总之，非平衡电桥可以测量大电阻，但是测量小电阻时会有一定的误差；而平衡电桥通过增加变比电阻，可以有效的解决测量小电阻时的误差问题，但价格比非平衡电桥贵一些。
非平衡电桥的原理与应用
非平衡电桥的原理与应用1. 引言电桥是一种常见的测量电路，用于测量电阻、电容、电感等电物理量。
平衡电桥是最为常见的一种电桥，其原理简单，测量精度高。
然而，在某些特定情况下，平衡电桥并不能满足需求，此时就需要使用非平衡电桥进行测量。
本文将介绍非平衡电桥的原理和应用。
2. 非平衡电桥的原理非平衡电桥采用的原理与平衡电桥有所不同，它通过测量电桥中出现的非平衡态来得到所需测量值。
非平衡电桥通常由一个电源、四个电阻组成，通过改变其中一个电阻的值来实现非平衡态。
当电桥达到非平衡态时，电流开始流过“非平衡分支”，通过测量这个分支上的电流或电压，可以计算出所需测量的电物理量。
3. 非平衡电桥的应用非平衡电桥的应用非常广泛，以下列举几个常见的应用场景：3.1 温度测量非平衡电桥常用于测量温度。
例如，我们可以将一个热敏电阻（如热电偶）放入电桥中，通过改变电桥中的其他电阻的值来实现非平衡态。
根据非平衡态下测量到的电流或电压，可以得到与温度相关的物理量，从而实现温度测量。
3.2 气体浓度测量非平衡电桥还可以用于测量气体的浓度。
例如，我们可以将一个气体传感器（如氧气传感器）放入电桥中，通过改变电桥中的其他电阻的值来实现非平衡态。
根据非平衡态下测量到的电流或电压，可以得到与气体浓度相关的物理量，从而实现气体浓度测量。
3.3 液位测量非平衡电桥还可以用于测量液体的液位。
例如，我们可以将一个液位传感器放入电桥中，通过改变电桥中的其他电阻的值来实现非平衡态。
根据非平衡态下测量到的电流或电压，可以得到与液体液位相关的物理量，从而实现液位测量。
3.4 压力测量非平衡电桥还可以用于测量压力。
例如，我们可以将一个应变片放入电桥中，通过改变电桥中的其他电阻的值来实现非平衡态。
根据非平衡态下测量到的电流或电压，可以得到与压力相关的物理量，从而实现压力测量。
4. 总结非平衡电桥是一种常用的测量电路，通过测量电桥中的非平衡态来得到所需测量值。
非平衡电桥具有广泛的应用，包括温度测量、气体浓度测量、液位测量、压力测量等。
非平衡电桥的原理及应用
非平衡电桥的原理及应用1. 引言非平衡电桥是测量电阻、电容、电感等物理量常用的电路结构之一。
其原理基于电桥平衡时电桥两组电路的相等条件，通过测量电桥不平衡时的电压差来推断被测量物理量的值。
2. 原理非平衡电桥是由电阻、电容、电感、传感器等元件组成的电路。
其基本原理是基于电桥平衡条件。
在平衡状态下，电桥两组支路的电势差为零，即两组支路电流和电阻成反比例关系。
3. 常见的非平衡电桥类型3.1 电阻测量电桥电阻测量电桥常用于测量电阻值或电阻率。
根据被测电阻的范围和准确性要求，可以选择不同的电桥精度和灵敏度。
3.2 电容测量电桥电容测量电桥常用于测量电容值或电介质的介电常数。
其原理是通过改变电桥的电容值，使桥不平衡，进而测量电压差来推断电容值。
3.3 电感测量电桥电感测量电桥常用于测量电感值或电感器的品质因数。
原理是通过改变电桥的电感值，使其不平衡，从而测量电压差来推断电感值。
3.4 传感器电桥传感器电桥是一种特殊类型的非平衡电桥，用于将传感器产生的信号转化为电压差。
常见的应用包括温度传感器、光敏传感器和压力传感器等。
4. 应用领域非平衡电桥具有广泛的应用领域，以下列举了其中几个常见领域及其应用例子：### 4.1 工业自动化 - 温度测量：利用电桥测量温度传感器的电阻或电容变化，从而实现对温度的测量和控制。
- 压力测量：通过测量传感器产生的电阻或电容变化，实现对压力的测量和控制。
4.2 医学设备•心电图测量：利用电桥测量心电图信号的电容或电阻变化，从而实现对心脏功能的分析和监测。
•血压测量：通过测量传感器产生的变化电容或电阻，实现对血压的测量和监测。
4.3 环境监测•气体检测：使用电桥测量气体传感器的电阻或电容变化，实现对环境中有害气体浓度的检测和报警。
•湿度测量：通过测量传感器产生的电容或电阻变化，实现对湿度的测量和控制。
5. 总结非平衡电桥是一种重要的测量电路结构，其基本原理是基于电桥平衡条件。
(普通物理实验)非平衡电桥
注意绝对误差取一位，及末尾对齐
思考题：
1. 如何判断小球在作匀速运动？
答：测量小球下落过程中不同段的路程和以及对应的时间和， 由求出这两段路程的平均速度，比较这两个速度看是否相等。 如果大致相等的，由此可以判断小球在做匀速运动。
2. 斯托克斯定理成立的条件是什么？实验室对这些条件都满 足吗? 对不满足的条件如何处理？
阻。 2．热敏电阻有什么样的温度特性？为什么要用非平衡电
桥而不是平衡电桥测量热敏电阻的温度特性？ 答：电阻值随温度变化而变化。
若用惠斯登电桥测量电阻时，电桥应调到平衡状态。由 于被测电阻阻值变化很快，电桥很难调到平衡，这时用 非平衡电桥测量较为方便。它不需调平衡，即不需要Ig ＝0，而是通过Ig求电阻。
答：光滑的小球在无限宽广的均匀液体中下落，并无涡流产生。 实验中小球是在内径为D的玻璃圆筒中的液体里下落，不能满 足无限深广的条件。但当圆筒直径比小球直径大很多、液体 高度远远大于小球直径时，其差异是微小的，所以只需在斯 托克斯公式后面加一项修正值。
3. 为什么要用（1）式计算粘滞系数，而不用（5）式？
除此之外，还可以用数字多用 表（电阻档）代替惠斯登电桥。
1 落球法测量粘滞系数
测量原理： ( ' )gd 2t
1
18l
(1 2.4 d )(11.6 d )
D
H
D
修正项
起初速度小，重力大于其余两个 力的合力，小球向下作加速度越 来越小的加速运动；随着速度的 增加，粘滞阻力也相应的增大，
合力相应的减小。
均错下：落部由于时分d不间学是，生独立最求的后出变带量了，到5不个粘可小用滞误球系差的传数平递的公均式公直求式相径中对，误计差再算。求。平
(普通物理实验)非平衡电桥
答：电阻值随温度变化而变化。
若用惠斯登电桥测量电阻时，电桥应调到平衡状态。由 于被测电阻阻值变化很快，电桥很难调到平衡，这时用 非平衡电桥测量较为方便。它不需调平衡，即不需要Ig ＝0，而是通过Ig求电阻。
3．测量前，为什么使RT在冷水中时微安表基本无偏 传，RT在沸水中时微安表接近满偏？
4．微安表和电源的正负极可随便接
RT
吗？为什么？
答：不可以。通过微安表的电流必须 从正极进，负极出。例 如根据电路 R3
图，当温度升高时，RT阻值下降，Bቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 电压比D点高，所以电流从B点到D点，
即微安表正极必须连B点，负极连D点。
如果RT位置或电源极性方向改变，微 安表的接法也应随之改变。
E
B
R2
除此之外，还可以用数字多用 表（电阻档）代替惠斯登电桥。
1 落球法测量粘滞系数
测量原理： (' )gd 2t
1
1l8 (12.4d)1(1.6d)
DH
D
修正项
起初速度小，重力大于其余两个 力的合力，小球向下作加速度越 来越小的加速运动；随着速度的 增加，粘滞阻力也相应的增大，
合力相应的减小。
l1
Hι
3.600
T－1
（2.620，3.540）
(×10－3K-1）
3. 500 2.600 2.700 2.800 2.900 3.000 3.100 3.200 3.300
思考题
1．非平衡电桥与平衡电桥有什么异同？ 答：两种电桥的异同：电路相同；
不同在于：平衡电桥；调平衡后，利用电压关系求电阻 ；
大学物理实验非平衡电桥
大学物理实验非平衡电桥引言：非平衡电桥是大学物理实验中常用的一种实验方法，用于测量电阻、电容等电路元件的物理参数。
非平衡电桥通过调节电桥电路中的电流或电压，使电桥两侧的电路呈现非平衡状态，从而得到所需测量的物理参数。
本文将介绍非平衡电桥的基本原理、实验步骤以及注意事项。
一、非平衡电桥的基本原理非平衡电桥是基于电桥平衡原理而设计的一种测量电阻、电容等元件物理参数的方法。
电桥平衡是指电桥两侧电路的电压或电流相等，此时电桥处于平衡状态。
当电桥两侧电路存在一定差异时，电桥处于非平衡状态。
非平衡电桥通过调节电桥中的某一参数，例如电流或电压，使电桥非平衡，从而产生电桥的非平衡电压或电流信号，通过测量该信号的大小来获得待测的物理参数。
二、非平衡电桥的实验步骤1. 实验器材准备在进行非平衡电桥实验之前，需要准备一些实验器材，包括电桥、电源、待测元件、标准电阻或电容等。
2. 搭建电桥电路根据实验的要求，选择合适的电桥电路进行搭建。
常见的电桥有维尔斯通电桥、韦氏电桥等，具体搭建步骤可根据电桥的使用说明进行操作。
3. 调节电桥参数根据实验需要，通过调节电桥中的某一参数，使电桥处于非平衡状态。
例如，可以调节电流或电压的大小，或者改变电桥中的元件数值等。
4. 测量非平衡信号在电桥处于非平衡状态时，使用合适的测量仪器（如万用表）测量电桥的非平衡电压或电流信号。
记录测量结果。
5. 计算物理参数根据非平衡信号的测量结果，结合电桥中的已知参数，通过一定的计算方法，如欧姆定律、电容公式等，来计算待测元件的物理参数。
6. 分析实验结果对实验得到的物理参数进行分析，比较其与已知值或理论值的差异，评估实验的准确性和可靠性。
三、注意事项1. 实验前需了解所使用的电桥的原理和操作方法，确保正确、安全地进行实验。
2. 在搭建电桥电路时，注意电路的连接是否正确，电源的电压是否合适。
3. 在调节电桥参数时，小心操作，避免对实验结果产生影响。
4. 测量非平衡信号时，注意选择合适的测量仪器，并进行准确的测量。
非平衡电桥的原理和设计应用rt
非平衡电桥的原理和设计应用1. 引言非平衡电桥是一种经典的电路设计，它在测量和检测电阻、电容和电感等物理量中起到重要的作用。
本文将介绍非平衡电桥的基本原理、常见的设计应用，并使用Markdown格式进行编写。
2. 非平衡电桥的基本原理非平衡电桥是一种基于电路均衡原理的测量电路，它由四个电阻或电容或电感的分支组成，分别为R1、R2、R3和R4。
电桥的两个对角线通过一个反馈测量仪器连接。
当电桥平衡时，对角线间的电势差为零，反馈测量仪器不产生输出信号。
当电桥不平衡时，对角线间的电势差不为零，反馈测量仪器产生输出信号。
3. 非平衡电桥的设计应用3.1. 温度传感器非平衡电桥可以用作温度传感器，其中一个电阻是感温元件，如热敏电阻或热电偶。
通过测量电桥的不平衡情况，可以推算出温度的变化。
这种设计应用在工业自动化、家电等领域广泛应用。
3.2. 液位测量非平衡电桥可以用于液位测量，其中一个电阻是测量液位的传感器。
通过测量电桥的不平衡情况，可以推算出液位的高度变化。
这种设计应用在化工、仓储等领域中。
3.3. 压力传感器非平衡电桥可以用作压力传感器，其中一个电阻是压力传感器。
通过测量电桥的不平衡情况，可以推算出压力的变化。
这种设计应用在航空航天、汽车制造等领域广泛应用。
3.4. 振动传感器非平衡电桥可以用作振动传感器，其中一个电阻是振动传感器。
通过测量电桥的不平衡情况，可以推算出振动的变化。
这种设计应用在结构工程、船舶制造等领域广泛应用。
4. 非平衡电桥的优缺点4.1. 优点•精度高：非平衡电桥在测量精度上有较高的准确性，可以满足许多实际应用的要求。
•灵敏度高：非平衡电桥对被测量物理量的变化较为敏感，能够检测到微小的变化。
•易于设计和调整：非平衡电桥的设计和调整相对简单，可以根据具体的应用需求进行灵活设计。
4.2. 缺点•受环境干扰影响较大：非平衡电桥对环境中的电磁干扰、温度变化等较为敏感，需要在设计和使用过程中注意减少干扰。
非平衡电桥实验报告
非平衡电桥实验报告实验目的：1.掌握非平衡电桥实验的基本原理和方法。
2.熟练掌握非平衡电桥实验仪器的使用方法。
3.研究非平衡电桥的工作原理，并了解其在实际应用中的意义。
实验原理：非平衡电桥是一种通过测量电桥中电流的方法来确定未知电阻的实验装置。
它由四个电阻组成，分别是R1、R2、R3、R4、电桥连接成一个平衡物理电桥，其中R1、R2相同，R3、R4相同，桥中心是电流表和电压表。
当电桥平衡时，电流表显示的电流值为零。
实验器材：1.电桥实验仪2.电流表3.电压表4.电阻器实验步骤：1.将实验仪器接线好，按照电桥连接图的方式将电阻器连接至电桥中。
注意要保证电桥的平衡。
2.通过调节电阻器的阻值，使电桥平衡，并记录下此时电流表和电压表的读数。
3.更改一个电阻器的阻值，观察并记录下此时电流表和电压表的读数。
4.重复步骤3，更改其他电阻器的阻值，并记录相应的读数。
5.根据实验数据计算出各个电阻器的阻值，并与标准值进行比较。
实验结果与分析：根据实验记录的数据，我们可以计算出各个电阻器的阻值，然后与标称值进行比较。
如果测量值与标称值相差较大，则可能出现实验仪器的误差，或者电阻器本身质量不好。
如果测量值与标称值相差较小，则说明实验仪器的准确度较高，并且电阻器的质量较好。
实验注意事项：1.使用仪器时要小心操作，避免给仪器造成损坏。
2.在调节电桥平衡时要小心操作，避免误操作导致电桥烧坏。
3.在更改电阻器阻值时，要注意调节的幅度，避免导致电桥失去平衡。
4.实验过程中要注意记录实验数据，并及时进行数据处理和分析。
实验结论：通过非平衡电桥实验，我们可以准确地测量电阻器的阻值，并借此了解到非平衡电桥的工作原理。
非平衡电桥在实际应用中具有广泛的意义，可以用于测量和校准电阻器的阻值，并帮助我们确定电路中未知电阻的数值。
这对于电路设计和电子工程领域非常重要。
非平衡电桥_3
非平衡电桥测量温度传感器1.实验目的用非平衡电桥研究铜电阻2.实验仪器（1）FQJ-Ⅱ型教学用非平衡直流电桥,（2）FQJ 非平衡电桥加热实验装置（加热炉内置铜电阻 （3）MF 51型半导体热敏电阻（2.7k Ω） （4）控温用的温度传感器, （5）连接线3.实验原理非平衡电桥原理如图所示。
B.D之间为一负载电阻Rg, 只要测量出电桥的输 出Vg 、Ig, 不但可得到RX 值, 还可求得输出 功率。
1. 电桥分类（1）等臂电桥: R1 = R2 = R3 = R4。
（2）输出对称电桥, 也称为卧式电桥: R1=R4 = R, R2 = R3 = R ／, 且R1 ≠ R2／。
（3）电源对称电桥, 也称为立式电桥:R1 = R2 = R ／, R3 = R4 = R, 且R1 ≠R3 ／。
2. 输出电压当负载电阻Rg →∞, 即电桥输出处于开路状态（后面接数字电压表或高输入阻抗放大器即属此种情况）时, Ig = 0, 仅有电压输出, 用V0表示。
根据分压原理, ABC 半桥的电压降为E, 通过R1、R4两臂的电流为：4141R R EI I +==则R 4上之电压降为E R R R V BC 414+=同理R 3上的电压降为E R R R V DC 323+=输出电压V 0为V BC 与V DC 之差E R R R R R R R R E R R R E R R R V V V DC BC ))((324131423234140++-=+-+=-=当满足条件R1R3 = R2R4,时, 电桥输出V0 = 0, 即电桥处于平衡状态, 式（21-6）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, 称为预调平衡。
这样可使输出只与某一臂的电阻变化有关。
若R1、R2、R3固定, R4为待测电阻, R4 = RX, 则当R4→R4+△R 时, 因电桥不平衡而产生的电压输出为：E R R R R R R R R R R R R R V )())((3232413142420+∆+++-∆+=其中, 当电阻增量△R 较小时, 即满足△R << Ri (i = 1,2,3,4) 时, 式（21-7）分母中的含△R 项可略去, 公式可以简化为E R R R R R R V ))((3241420++∆≈在相当多的情况, △R << Ri 条件不能成立, 尤其是非线性电阻, 其变化率往往相当大（例如MF51型热敏电阻的测量）, 此时电桥不平衡而产生的电压输出需按式（21-7）计算；而对另一些情况（例如铜电阻电阻—温度特性R （t ）的测量）, △R << Ri 条件成立, 此时电桥不平衡而产生的电压输出可近似按简化式（21-8）计算。
非平衡电桥
非平衡电桥非平衡电桥是一种常用的电路实验装置，用于测量电阻、电容、电感等物理量，以及检测电路中的故障。
它由四个电阻或其他电子元件组成的电路桥，通过调节电桥的电阻值，可以得到电路中各个元件的参数。
电桥的基本原理是利用电流的分压和分流特性来测量电路中的电阻。
在一个平衡电桥中，当桥路中每个分支的电势差相等时，称为平衡状态。
在这种情况下，电桥的输出电压为零，可以通过调节电阻值使得电桥处于平衡状态，从而测量电路中的未知电阻。
然而，非平衡电桥与平衡电桥有所不同。
非平衡电桥的一个或多个分支中存在非零的电势差，因此无法通过简单地调节电阻值来使电桥达到平衡状态。
这种电桥常用于实际测量中，因为在实际电路中，很难确保所有分支的电势差都为零。
非平衡电桥可以通过测量电桥输出的电压来计算电路中的未知电阻。
通过改变电桥中的其他电子元件的参数，可以调整电桥的输出电压，从而得到准确的测量结果。
非平衡电桥在实际应用中非常重要，例如用于测量电池的内阻、测量电容的容值、检测电路中的开路或短路等。
在非平衡电桥的实验中，我们需要注意一些细节。
首先，电桥中的电子元件应选择合适的数值范围，以确保测量结果的准确性。
其次，电桥的电源应保持稳定，以避免电压波动对测量结果的影响。
另外，实验时应注意接线的正确性，避免因接触不良或接错导致实验结果出错。
非平衡电桥的原理和应用广泛存在于物理、化学、电子等实验中。
例如，在物理学中，我们可以通过非平衡电桥来测量导线的电阻，从而研究导体的导电性质。
在化学实验中，非平衡电桥可以用来测量溶液的电导率，从而研究溶液中的离子浓度。
而在电子工程中，非平衡电桥常常用于检测电路中的故障，例如开路、短路等。
非平衡电桥是一种常用的电路实验装置，用于测量电阻、电容、电感等物理量，以及检测电路中的故障。
通过调节电桥的电阻值，我们可以得到电路中各个元件的参数。
非平衡电桥在实际应用中非常重要，它的原理和应用广泛存在于物理、化学、电子等实验中。
非平衡电桥
非平衡直流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、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；［实验原理］FQJ-Ⅲ型教学用非平衡直流电桥包括单臂直流电桥，双臂直流电桥，非平衡直流电桥，下面对它们的工作原理分别进行介绍。
(一)单臂电桥(惠斯登电桥)单臂电桥是平衡电桥，其原理见图1，图2为FQJ-Ⅲ型的单臂电桥部分的接线示意图。
图1单桥的原理 图2单桥测量电阻图1中：R 1、R 2、R 3、R 4构成一电桥，A 、C 两端供一恒定桥压U s ，B 、D 之间为有一检流计G ，当平衡时，G 无电流流过，BD 两点为等电位，则： U BC =U DC ,I 1=I 4,I 2=I 3 下式成立：I 1R 1=I 2R 2 I 3R 3=I 4R 4由于R 4=R x ，于是有4321R R R R = R 4为待测电阻P x ，R 3为标准比较电阻，式中K=R 1/R 2，称为比率，一般惠斯登电桥的K 有0.001、0.01、0.1、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R 3，使电桥平衡，检流计为0，就可以根据(1)式得到待测电阻R x 之值。
3321KR R R R R x =⋅= (1)(二)双臂电桥(开尔文电桥) 由于单臂电桥未知臂的内引线、被测电阻的连接导线及端钮的接触电阻等影响，使单臂电桥测量小电阻时准确度难以提高，双臂电桥较好地解决了测量小电阻时线路灵敏度、引线、接触电阻所带来的测量误差，而且属于一次平衡测量，读数直观、方便。
非平衡电桥
非平衡电桥
非平衡电桥是一种电路配置，通常用于测量未知电阻值或检测电阻的变化。
它
是由一对电阻、一个未知电阻以及一个电阻传感器组成的。
当这个电桥处于平衡状态时，电桥的输出电压为零。
但如果电桥中的某些参数发生变化，就会导致电桥处于非平衡状态，输出电压不再为零。
电桥原理
电桥的原理基于基尔霍夫定律和欧姆定律。
在一个平衡电桥中，当电桥中的电
阻和其他参数符合特定条件时，电桥两侧电压相等，且电桥两侧的电流为零。
在非平衡状态下，电桥两侧的电压不相等，导致电桥输出一个电压信号。
这个电信号可以用来测量未知电阻的值。
电桥的应用
非平衡电桥在许多领域中都有广泛的应用。
例如在传感器领域，用于检测物理
量的变化；在测量仪器中，用于测量电阻值；在电子工程中，用于校准电路。
非平衡电桥的精度和灵敏度较高，可以用来测量微小的电阻变化。
非平衡电桥的优势
与其他电路相比，非平衡电桥具有准确性高、灵敏度高、稳定性好等优点。
它
可以测量较小范围内的电阻变化，适用于需要高精度测量的场合。
电桥的结构简单，易于调试和使用。
结语
非平衡电桥作为一种重要的电路配置，在科学研究和工程实践中扮演着重要的
角色。
它的原理简单易懂，应用范围广泛。
通过理解非平衡电桥的工作原理和特点，可以更好地应用它来解决实际问题，提高测量的准确性和精度。
非平衡电桥实验报告
非平衡电桥实验报告非平衡电桥实验报告引言电桥是一种用来测量电阻、电容或电感的仪器，它基于电桥平衡原理。
然而，在实际应用中，电桥往往无法达到完全平衡状态，因此需要进行非平衡电桥实验来进行测量和分析。
本实验旨在通过非平衡电桥实验，探索电桥的工作原理和应用。
实验目的1. 了解电桥的基本原理和工作方式；2. 掌握非平衡电桥实验的操作方法；3. 通过实验数据分析，验证电桥的测量准确性。
实验仪器和材料1. 电桥仪器：包括电桥主机、电源、电阻箱等；2. 待测元件：电阻、电容或电感等。
实验步骤1. 连接电桥仪器：将电桥主机与电源、电阻箱等连接，并确保连接正确；2. 调节电桥平衡：根据待测元件的类型，选择合适的电桥平衡方法，如调节电阻箱或变换电源电压等；3. 记录实验数据：在调节电桥平衡的过程中，记录电桥的各项参数，如电阻箱的阻值、电源电压等；4. 分析实验数据：根据实验数据，计算待测元件的电阻、电容或电感值，并进行误差分析；5. 总结实验结果：根据实验数据和分析结果，总结电桥的测量准确性和应用范围。
实验结果与分析通过非平衡电桥实验，我们得到了一组实验数据，下面我们对这些数据进行分析和讨论。
首先，我们观察到在调节电桥平衡的过程中，电桥的示数会随着调节电阻箱或变换电源电压而发生变化。
这是因为电桥在非平衡状态下，电流将会通过待测元件和电桥的各个分支，导致电桥示数的偏离。
其次，我们计算了待测元件的电阻、电容或电感值，根据实验数据和计算结果，我们可以得出结论：电桥实验在一定范围内具有较高的测量准确性。
然而，在实际应用中，由于电桥平衡的难度和误差的存在，我们需要根据具体情况选择合适的测量方法和仪器。
此外，我们还进行了误差分析，发现实验误差主要来自于电桥的非平衡状态和仪器本身的精度。
为了减小误差，我们可以采取一些措施，如增加测量次数、提高仪器精度等。
结论通过非平衡电桥实验，我们深入了解了电桥的工作原理和应用，掌握了非平衡电桥实验的操作方法，并验证了电桥的测量准确性。
非平衡电桥的原理和应用_2
非平衡电桥的原理和应用一、实验目的1.掌握非平衡电桥的工作原理以及与平衡电桥的异同2.掌握利用非平衡电桥的输出电压来测量变化电阻的原理和方法3.学习与掌握根据不同被测对象灵活选择不同的桥路形式进行测量 4、掌握非平衡电桥测量温度的方法, 并类推至测其它非电量二、实验原理(一)非平衡电桥的原理图见图1图 一非平衡电桥在构成形式上与平衡电桥相似, 但测量方法上有很大差别。
平衡电桥是调节R3使I0=0, 从而得到 , 非平衡电桥则是使R1.R2.R3保持不变, RX 变化时则U0变化。
再根据U0与RX 的函数关系, 通过检测U0的变化从而测得RX, 由于可以检测连续变化的U0, 所以可以检测连续变化的RX,进而检测连续变化的非电量。
(二)用非平衡电桥测温度方法热敏电阻具有负的电阻温度系数, 电阻值随温度升高而迅速下降, 这是因为热敏电阻由一些金属氧化物如Fe3O4.MgCr2O4等半导体制成, 在这些半导体内部, 自由电子数目随温度的升高增加得很快, 导电能力很快增强；虽然原子振动也会加剧并阻碍电子的运动, 但这种作用对导电性能的影响远小于电子被释放而改变导电性能的作用, 所以温度上升会使电阻值迅速下降。
热敏电阻的电阻温度特性可以用下述指数函数来描述:（11）式中A 为常数。
B 为与材料有关的常数, T 为绝对温度。
为了求得准确的A 和B, 可将式（11）两边取对数（12） 用非平衡电桥进行线性化设计的方法如下:在图一中, R1、R2、R3为桥臂测量电阻, 具有很小的温度系数, Rx 为热敏电阻, 由于只检测电桥的输出电压, 故RL 开路, 这时（13）TB T e A R=0+-ER R R Rx R R U ⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+=311220其中可见U0是温度T 的函数, 将U0在需要测量的温区中点T1处按泰勒级数展开 （14）其中 （15）式中U01为常数项, 不随温度变化。
为线性项, Un 代表所有的非线性项, 它的值越小越好, 为此令 为零, 则Un 的三次项可看做是非线性次, 从Un 的四次项开始数值很小,可以忽略不计。
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1000 …… 1160 1180 1200
ΔR=R4−R0 (Ω)
……
0
……
δ=ΔR/R0
……
0
……
Ug (mV)
……
0
……
（4） 根据公式（3）过原点作一条直线（斜线），并与实际测量的 Ug ∼ δ曲线比较，得
出 Ug ∼ δ的线性范围。
即：测算
R4
的取值范围，使有
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。
理论线性范围的计算可以通过公式（2）和（3）来得到。给定某一ΔR 由公式（2）可
以计算得到一个 Ug，由公式（3）可以得到 Ug’，比较 Ug 与 Ug’可知道它们差别是否超过自身
大小的 5%，来计算出δ值范围（即： − 10 ≤ δ ≤ 10 ）。
105
95
4/4
2. 直流非平衡电桥的线性范围
公式（3）是δ比较小的时候的一个近似公式，当δ比较大的时候该公式不成立。当ΔR
在 0 值附近一个近似对称的正负小区间内，根据公式（2）和（3）分别计算所得的 Ug 和 Ug’，
它们之间的差值与自身的值比较时，≤ 5%，可以认为在此区间内满足线性要求。这样根据实
测 Ug 值可以使用近似公式（3）直接来计算ΔR。
3/4
思考题
1. 简述直流非平衡电桥与直流平衡电桥的关系。 2. 为什么在实验内容 1 中，ΔR 的绝对值相同时，Rx 小于 1000Ω 时的 Ug 比大于 1000Ω
时的 Ug 的绝对值大？ 3. 假设用非平衡电桥来测量一个热敏电阻的电阻值随温度的变化，US=2.0 V，毫伏表
最小刻度为 1 mV，在室温（35℃）到 85℃度范围内，热敏电阻的电阻值改变 50 Ω， 取等臂电桥，为了保证测量的灵敏度（即：每隔 5℃读一次输出电压值，变化量不 小于 1mV）并且保持（与理论线性之间的误差小于）5%的线性范围，请问 R0 取多 少比较合适？
，可计算
Cu
丝的在
20℃电阻温度系数。其中
R 20
C
20α C
可取公式 R0
=
ρ
l S
计算值，也可以取前面测得的值
R’。并比较二种不同的结果。
铜线参数=ρ
0.01687Ω ⋅ mm2 / m，=l
3m，=φ
0.60 mm
则= R0
ρ=l S
0.179Ω
最后，本实验要求分析和计算电阻温度系数α，在 95%置信概率下的不确定度。
直 流 非 平 衡 电 桥 2016 年 09 月改编
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。
3. 利用直流非平衡电桥测量 Cu 丝的电阻随温度的改变，并计算其电阻温度系数（在 20℃）。 （1） 取桥臂电阻为 50Ω（为什么？），用 Keithy2000（精度可以到 1µV，使用最小量 程 100mV）来测量电压 Ug，保持恒压源输出电压为 2.0 V。微调 R3 使电桥平衡 （即：使 Ug 尽可能地小，接近于或小于 0.01mV），记录对应的 Ug0min。 （2） 把 3m 长，直径为 0.60mm 的 Cu 丝（漆包线，电阻率 ρ= 1.687×10-8 Ω · m）串联 到 R4 所在的桥臂上。把 Cu 丝放到冷水杯子中，用温度计测量水温，测量并记录 当前水温下 Ug 值。并与没有串联 Cu 丝时 Ug0min 比较，计算 Cu 丝的当前温度下 的电阻值 R’ （暂时可不计算，继续下面的测量）。 （3） 用加热台对杯子进行加热，铜丝温度缓慢上升。每隔 5℃记录一下对应的 Ug 值， 直到 85℃为止。
δ
式中的
2
项不能省略，此时，U g
= US 4
δ
1
1 +δ
，
Ug 与δ
呈非线性关系。
2
实验内容概述 必做内容 1：四等臂电阻直流电桥，在其中一臂电阻改变情况下，非平衡电桥输出特性的测量。
（1）桥路二端点输出电压大小的测量， （2）线性范围的测量， （3）输出电压的灵敏度测量。 2：使用上述非平衡电桥测量金属电阻的温度系数。 选做内容 3：输出对称电桥（也称卧式电桥）、电源对称电桥（也称立式电桥），在其中一臂电阻改变 情况下，非平衡电桥输出特性的测量。 研究性实验内容 4：自己设计一个实验，利用非平衡电桥原理来测量热敏电阻随温度的变化。考虑到热敏电 阻的阻值动态变化范围比较大，和非平衡电桥电压输出的非线性特征，如何有效地改善测量 方法和技巧，来提高测量结果的精度。（如：有关文献中介绍的平衡电桥与非平衡电桥相结 合的方法。）
识，可算出输出的非平衡电压为：
Ug
=
(R1
R2R4 + R2∆R − R1R3 + R4 )(R2 + R3 ) + ∆R(R2
+
R3 ) Us
...................
(1)
分析上式，可以得到电桥的三种形式：
（1） 等臂电桥：R1=R2=R3=R4=R0 （2） 卧式电桥：R1=R4，R2=R3 （3） 立式电桥：R1=R2，R4=R3 将等臂条件代入（1）式经简化得：
调改变 R3 的值，使 Ug 为零，此时电桥平衡。（记录一下 R3 的具体值）
（3） 改变 R4 从 800 ∼ 1200 Ω，每次改变 20 Ω，按顺序记下 Ug 的值，将数据填入表 1
中，作出 Ug ∼ δ（或 Ug ∼ ΔR）曲线。 表 1：R0=1000Ω时 桥路二端点 C、D 输出电压与桥臂电阻改变量的关系（R3= Ω）
根据各个不同温度点的 Ug 值，简单地利用线性关系，计算出铜丝在各个温度点下的电 阻值 RCu，并在坐标纸上作出 RCu ∼ T 的关系图。求出拟合直线的斜率 dR/dT，并推算出 20℃ 时的铜丝电阻值 R’=RCu20℃（如果没有实际测量此温度点下的电阻值的话）。
dR
根据电阻温度系数定义式α = dT R
实验仪器 稳压电源、电阻箱、万用表（用作毫伏表）、Keithy2000（用作微伏表）、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 R3/R2 = R4/R1 时，电桥平衡，即：Ug = 0；当用 R4+ΔR
代替 R4 时，R3/R2 不等于(R4+ΔR)/R1，此时 Ug 不等于 0，为非平衡状态。 Ug 为数字电压表测量 C、D 二点输出电压（电压表内阻看着无穷大），应用电路分析知
( )−1
4. 把计算出来的 Cu 丝电阻温度系数与参考值 0.00393 C 进行比较并分析。
附录
1.直流非平衡电桥输出电压的绝对灵敏度、相对灵敏度，零点灵敏度 S0
SU 绝=对
U=g ∆R
1 US 4 R0
SU相=对
Ug= ∆R / R0
US 4
在平衡态附近，即δ → 0时，输出电压的灵敏度称为零点灵敏度S0
Ug
=
Us 4
δ
1 1+ 1δ
................
(2)
2
δ = ∆R 称为电阻的应变量。 R0
我们在设计电桥时，令 ∆R << R0 ，则 δ → 0 ，于是有：
图 1：非平衡电桥电路图
1/4
= U g
U= s δ 4
Us ∆R 4R0
................
(3)
非平衡电桥输出电压U g 与桥臂电阻的变化量 ∆R 成正比，为线性关系；当 ∆R 较大时，（2）
注意事项 1. 要用万用表测量恒压源的输出电压值，因其面板所显示的值与实际值之间存在着 差别。 2. Cu 丝与温度计感温泡都浸泡泡在水中，不要让它们接触到杯子的底部或者壁上。 3. 别让导线接触加热台电炉的发热盘，否则容易把导线烧焦、烧毁，引起事故；且 加热结束后，应立即关掉和拔掉加热台电源。 4. 用电炉加热时，要控制加热速度，开始用 3 档，到 50℃以后用 1 档加热即可，否 则会使温度上升过快而来不及读数和记录。
U 实测曲线 g
−U
理直线 g
/
U
理直线 g
≤ 5%
均可以算作线性范围，并与理论计算的线性范围进行比较。
2/4
2. 保持电源电压 US = 2.0 V 不变，改变 R0 的值，研究非平衡电桥的线性范围和灵敏度（灵 敏度定义见本讲义附录）与 R0 的关系。（这一步只要求定性半定量测量一下就可以了） （1） 电路图仍如图 1 所示，保持电源电压 US=2.0 V 不变，取电桥为等臂，即 R1 = R2 = R3 = R4 = R0，R0 取两种不同的值，具体 R0 为多少可自定。建议一种取大一些比如 几千欧姆（如：5000Ω），一种取小一些比如几百、几十欧姆左右（如：50Ω）。 微调 R3 使 Ug 为零，此时电桥平衡。（记录 R3 调整后的具体值） （2） 改变 R4 的电阻，每次改变量（即：步长）以及取值范围，自己恰当设定。 测量记录完数据以后，画图测算线性范围，并计算灵敏度，再分析与 R0 之间的 关系（即：结论）。