交流电桥 (2)
带相敏整流的交流电桥
设差动电感传感器的线圈阻抗分别为Z1和Z2。
当衔铁处于中间位置时，Z1=Z2=Z，电桥处于平衡状态，C点电位等于D点地位，电表指示为零。
当衔铁上移，上部线圈阻抗增大，Z1=Z+△Z，则下部线圈阻抗减少，Z2=Z-△Z。
如果输入交流电压为正半周，则A点电位为正，B点电位为负，二极管V1、V4导通，V2、V3截止。
在A-E-C-B支路中，C点电位由于Z1增大而比平衡时的C点电位降低；而在A-F-D-B支中中，D点电位由于Z2的降低而比平衡时D 点的电位增高，所以D点电位高于C点电位，直流电压表正向偏转。
如果输入交流电压为负半周，A点电位为负，B点电位为正，二极管V2、V3导通，V1、V4截止，则在A-F-C-B支中中，C点电位由于Z2减少而比平衡时降低（平衡时，输入电压若为负半周，即B点电位为正，A点电位为负，C点相对于B点为负电位，Z2减少时，C点电位更负）；而在A-E-D-B支路中，D点电位由于Z1的增加而比平衡时的电位增高，所以仍然是D点电位高于C点电位，电压表正向偏转。
同样可以得出结果：当衔铁下移时，电压表总是反向偏转，输出为负。
可见采用带相敏整流的交流电桥，输出信号既能反映位移大小又能反映位移的方向。
自动检测技术练习题1
一、填空1、电涡流传感器的物理效应是 电涡流效应 ，压电传感器的物理效应是 压电效应 ，电阻式应变式传感器的物理效应是 电阻应变效应 ，电磁感应式传感器的物理效应是 法拉第电磁感应定律 、光纤传感器的物理效应是 传光原理 。
2、检测系统由对被检测对象进行检测、变换、传输、分析、处理、判断和显示等不同功能的环节组成。
3、检测系统的基本特性一般是指检测系统输入量和输出量关系的特性。
它分为静态特性和动态特性。
4、描述静态特性的参数有：灵敏度、分辨力、线性度、迟滞和稳定性。
5、误差按其出现的规律可分为系统误差、粗大误差和随机误差三种。
6、利用光生伏特效应可制成 光电池 光电器件，利用外光电效应可制成光电管 和 光电倍增管 光电器件，利用内光电效应可以制成 光敏电阻 、光敏二极管 和 光敏三极管 光电器件。
7、测量误差的基本表示方法有绝对误差 、 相对误差、引用误差 、 基本误差 、附加误差 。
8、热电偶传感器的原理是 热电效应 ，产生的热电动势是由接触电动势 和温差电动势 两部分组成分。
9、在自动检测系统中常用的信号放大的方式有 测量放大器 、 隔离放大器。
10、检测系统中常见的信号转换电路有U-I 、 I-U 、U-F 、 F-U 、 A/D 、D/A 。
11、具体来说，传感器的选用应从测量对象和测量环境 、灵敏度 、频率响应特性、线性范围、 稳定性 、 精度 方面考虑。
12、常用的差动式电感传感器有变隙式、变面积式及螺线管式三种。
13、绝对误差∆与系统量程L 之间的比值为 引用误差 ， 其表达式为%100⨯∆Lx 。
14、随机误差具有 对称性 、有界性、单峰性统计特性。
15、电涡流传感器按激励频率的高低分类，有 高频反射式 和 低频透射式 两种类型。
16、感应同步器的信号鉴别方式有 鉴相法 和 鉴幅法 。
17、电容式传感器可分为_变面积式__ ___变间隙式__ _变介电常数式__三种类型18、石英晶体有X 、 Y 、Z 三个晶轴分别被称为_电轴_ 机械轴 光轴。
交流电桥
D ～
图d:海氏电桥 适合测量高Q值的电感
• 低电容器在电路中可以等效成一纯 电容C和一损耗电阻 R 的串联(如图 1）。常用损耗角的正切来衡量实际 电容器的质量，称为损耗（或损耗因 子）：
C
rC
UR IR D tan RC I UC C
⑷
• 高电容器在电路中可以等效成一纯 电容C`和一损耗电阻 R 的并联(如图 2）。在等效的并联电路中
Z1Z 3 Z 2 Z 4 将各阻抗值带入电桥平衡条件， 1 3 2 4 方程两边实部和虚部分别相等，可得
Ra Cn C x Rb Rb Rn Rx Ra 1 1 D tan C x Rx Cn Rn
IR R 1 (4`) D tan I C C U C R
U
图2：电容等效电路
• 实际电感线圈总存在电阻，在低频 情况下，可将它等效成一纯电感线圈L 和一损耗电阻 rL 的串联（如图2）.为 了衡量线圈的质量，用品质因数Q来 定量描述： L ⑸ Q rL
L
rL
图3:电感等效电路
(10)
各阻抗带入电桥平衡条件得： Rb Ra Cn Lx 1 (C R ) 2 n n Rb Ra Rn (Cn ) 2 (11) Rx 2 1 (Cn Rn ) Lx 1 海氏电桥的平衡条件与频率有关 Q Rx Cn Rn 实验时反复调节 Cn 和 Rn 的值，直到电桥示零器读数达 最小，电桥平衡，读出电桥平衡时 Cn , Rn 的值，带入(11) 式算出待测电感、损耗电阻和品质因数。
主要内容
实验目的 实验仪器 实验原理 实验内容
重点：交流电桥的实验原理 难点：交流电桥的调节平衡的方法
传感与检测技术1-2-电桥电路
大家好
E
R1 R1 R2
R3 R3 R4
（1 1）
1.2.4 电桥电路
当电桥平衡时,U0=0，所以:R1 R4 = R2 R3或R1/R2 =R3/R4
电压灵敏度
(1-2)
若R1由应变片替代，当电桥开路时，不平衡电桥输出的电压为:
U0
E( R1 R1 R1 R1 R2
R3 R3 R4
大家好
1.2.4 电桥电路
电桥电路在传感器的测量中应用很广泛，它可以把电阻的变化转换为电压 的变化。电桥电路按照不同的分类方法可以分为以下几种类型。 1.按电源的性质分类
按照电源的性质分，可分为直流电桥和交流电桥两种类型。图1为直流电桥电路图。
1）直流电桥
平衡条件，当RL→∞时，电桥输出电压
:
U0
大家好
1.2.1 传感器的分类
（4）按传感器输出能量关系分类，可将传感器分为有源传感器和无源传 感器两大类。 有源传感器是将非电能量转换为电能量，称之为能量转换型传感器，也称 换能器。通常配合有电压测量电路和放大器。 如:压电式、热电式、电磁式传感器等。 无源传感器又称为能量控制型传感器。被测非电量仅对传感器中的能量起 控制或调节作用。所以必须具有辅助能源(电能)。 如:电阻式、电容式和电感式传感器等。 （5）其他：按用途、学科、功能等进行分类。
1.2 传感器基本知识及电桥电路
1.2.1 传感器的分类 1.2.2 传感器的特性参数 1.2.3 传感技术的发展趋势 1.2.4 传感器中常用的基本测量电路
——电桥电路
大家好
1.2.1 传感器的分类
传感器是一门知识密集型技术，传感器原理各异，学科广泛，种类繁多， 一般可用如下方法分类: （1）按照被测物理量分类，可分为温度、压力、湿度、位移、流量、液 位传感器等。 （2）按照工作原理分类，可分为参量传感器（如电阻传感器、电容传感 器等）、发电传感器（如光电式传感器、热电偶传感器等）、脉冲传感器 （如光栅、磁栅式传感器等）及特殊传感器（如光纤传感器、超声波传感 器等）。 （3）按照输出信号的性质可分为模拟式和数字式传感器。
交流电桥的平衡条件
交流电桥的平衡条件
电桥平衡条件有两个：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。
电桥电路的主要特点就是当四个桥臂电阻的阻值满足一定关系时，会使接在对角线间的电阻中没有电流通过，这种情况称平衡状态。
其中存在一种特殊结构的电路——直流单臂电桥，R1、R2、R3和R4叫电桥的臂，检流计G接于CD之间称为“桥”。
一般情况下R1、R3两端的电压不相等，即C、D两点间的电势不等，G中有电流通过。
改变R1、R3的大小，可以使UAC=UAD，这时G中无电流通过。
当G中无电流时叫做“电桥平衡”。
本实验就是研究R1、R2、R3和R4之间满足什么关系时电桥平衡。
交流电桥在测量时除了要满足阻抗模相等的条件，还要满足一定的阻抗角条件，即体现在测量实践中就是必须调节两个元件方能使电桥平衡，而直流电桥只需调整一个参数即可。
若想改变一个四臂直流电桥的性质是不可能的，它们只能做数量上的变化。
但对于交流四臂电桥来说，它的复数桥臂可以是各种各样的串并联线路。
即交流电桥四臂的组成具有多样性。
交流电桥测电阻的原理和应用
交流电桥测电阻的原理和应用交流电桥原理及应用交流电桥是一种常用的测量电阻的仪器，它的原理基于电流的分压和电位的平衡。
交流电桥通过比较未知电阻和已知电阻的电流分压来测量未知电阻的值。
它包括一个由四个电阻组成的电桥电路，一个标准电阻箱和一个导电体或电容器。
交流电桥的工作原理是基于交流电流的相位差。
交流电桥的原理基于维纳斯教洽文离签理定律，在平衡状态下，电桥电路的两边电势差相等。
在平衡条件下，一个小的电流可以通过未知电阻来流过，然后通过标准电阻箱。
由于交流电流具有相同的频率和相位，所以可以使用相对简单的数学关系计算未知电阻值。
交流电桥的应用十分广泛。
以下是一些典型的应用：1.测量未知电阻值：交流电桥最常见的应用是测量未知电阻的电阻值。
通过调节标准电阻箱上的已知电阻，当未知电阻和已知电阻的电势差为零时，就可以得到未知电阻的电阻值。
2.测量电导率：交流电桥可以用来测量导体材料的电导率。
通过将导体材料连接到交流电桥电路中，当电位差为零时，可以计算出导体材料的电导率。
3.测量绝缘电阻：交流电桥还可以用来测量绝缘材料的绝缘电阻。
通过将绝缘材料的一端连接到交流电桥电路中，当电位差为零时，可以计算出绝缘材料的绝缘电阻。
4.测量电容器值：交流电桥还可用于测量电容器的电容值。
通过将电容器连接到交流电桥电路中，当电位差为零时，可以计算出电容器的电容值。
5.测量电感值：交流电桥还可用于测量电感器的电感值。
通过将电感器连接到交流电桥电路中，当电位差为零时，可以计算出电感器的电感值。
总结来说，交流电桥是一种测量电阻和其他电性参数的常用仪器，它通过比较已知电阻和未知电阻的电流分压来测量未知电阻的值。
交流电桥的应用非常广泛，包括测量电阻值、电导率、绝缘电阻、电容值和电感值等。
这使其成为电子工程师、电力工程师和实验室研究人员等的重要工具。
交流电桥
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。
实验仪器THMJ-2型交流电路物理实验箱，双踪示波器，万用表实验原理交流电桥比直流电桥有更多的功能，用途更广泛，可用来测量电阻、电感、电容、磁性材料的磁导率、电容的介质损耗等，是测量仪器中常用的基本仪器之一。
交流电桥电路与直流电桥电路相似，如果把惠斯通电桥的四个桥臂改为电抗元件（电阻、电感、电容和它们的组合），把直流电源和检流计分别改为交流电源和交流平衡指示器（如交流毫伏计G 或耳机等），就可以组成交流电桥，如图23-1所示。
1．交流电桥及其平衡条件如图23-1中，•Z 1、•Z 2、•Z 3、•Z 4是各桥臂复阻抗。
在A 、B 端加入交流信号源，C 、D 两端接入交流零指示器G ，当指示器G 为零时，称电桥达到平衡。
电桥达到平衡时，C 、D 两点电位相等，则有：⎪⎩⎪⎨⎧==••••••••22114231Z I Z I Z I Z I 可得••••=4321Z Z Z Z （23-1）复阻抗可用Z •=Z e j φ的形式表示，因此式（23-1）可表示成)(43)(214321ϕϕϕϕ−−=j j e Z Z e Z Z （23-2）“Z i ”和“φi ”分别为复阻抗Z •i 的“模”和“幅角”，式（23-2）相等必须其两边的“模”和“幅角”分别相等，即⎪⎩⎪⎨⎧=−=−43214321Z Z Z Z ϕϕϕϕ（23-3）（23-4）式（23-3）、（23-4）是交流电桥平衡的充分必要条件。
也就是说，交流电桥平衡时，除了满足阻抗大小比例条件式（23-3）外，还必须满足相角条件式（23-4），这是交流电桥与直流电桥在平衡调节中的本质区别。
显然交流电桥的平衡调节要比直流电桥复杂得多。
2元器件的等效电路在交流电源作用下，交流电桥桥臂各元件都存在能量损耗——相当于纯电阻能耗。
电阻在交流电源作用下，往往具有电感（线绕电阻尤为明显）和分布电容。
交流电桥的使用方法
交流电桥的使用方法交流电桥是一种常用的电器测量仪器，广泛应用于电工、电子、物理等领域。
它能够测量电阻、电容、电感等各种物理量，具有高精度、灵敏度高的特点。
本文将介绍交流电桥的使用方法，希望能对大家理解和运用电桥有所帮助。
一、交流电桥的基本原理交流电桥的基本原理是基于交流电信号的平衡条件。
当电桥中的电荷达到平衡状态时，电桥的两个分支中的电流和电压之间存在着特定的关系。
通过测量和调节电桥两侧分支的电压和电流，可以准确地计算出待测物理量的数值。
二、交流电桥的组成交流电桥一般由四个电阻分支、电源和一个待测元件组成。
其中，两个电阻分支用作比较，一个电阻分支用于调节平衡条件，而待测元件则连接在另一个电阻分支上。
交流电桥可以通过旋钮、开关等调节元件来实现平衡条件。
三、交流电桥的使用步骤1. 连接电桥：首先，将待测元件正确地连接到电桥的一个分支上，并将其他三个分支和电源进行连接。
2. 调节平衡：打开电源，逐步调节平衡旋钮，使得电桥两侧的电流和电压差最小。
这时，电桥处于平衡状态，可以进行测量。
3. 测量物理量：根据待测元件的类型和性质，选择合适的测量方式。
例如，测量电阻时可以通过改变已知电阻分支的阻值，并观察电桥平衡状态的变化来得出待测电阻的数值。
4. 记录结果：将测量结果准确地记录下来，并进行必要的计算和分析。
需要注意的是，测量时要保持仪器的精确度和稳定性，避免误差的产生。
四、交流电桥的注意事项1. 保持仪器干净：使用前应仔细清洁电桥的外壳和连接端子，确保连接良好，以避免导线接触不良造成误差。
2. 避免过载：在进行测量时，要注意待测元件的额定值，避免过载输入，否则可能会损坏电桥或待测元件。
3. 注意电源选择：交流电桥一般需要外接电源，选择合适的电源电压和频率，以确保正常工作和测量准确。
4. 注意温度环境：温度对电桥的测量结果有一定影响，所以尽量在恒温环境下进行测量，或者进行相应的补偿计算。
结论：交流电桥是一种非常重要的电器测量仪器，具有广泛的应用领域。
内工大 测试技术 第四章_力参量的测量
第四章 力参量的测量--------20页，3万字力是物体之间的相互作用，各种机械运动都是力或力矩传递的结果，因此力参量是机械工程中最常见的基础被测参量之一。
在研究机器零件的刚度、强度、设备的力能关系以及工艺参数时都要进行应力应变的测量。
本章所介绍的力参量测量就是指作用于构件或零件表面上应力的直接测量或经转换后的各种集中力, 如拉(压)力, 弯矩, 扭矩等的测量。
力施加于某一物体后, 将产生两种效应, 一是使物体的运动状态改变,称为“动力效应” ；二是使物体产生变形，称为“静力效应”。
而在机械工程当中, 大部分测力方法都是基于“静力效应”。
在以上基础上发展出了多种力测量方法，如机械测力法，光学测力法和电测法。
而电测法就是利用各种电参量式力传感器和电子测量线路或仪器对力参量进行测量的方法。
电参量式力传感器有电阻应变式、电容式、电感式等。
其中电阻应变式力传感器应用最为广泛。
这种方法的主要特点是测量精度高、变换后得到的电信号可以很方便地进行传输和各种变换处理, 例如可进行连续的测量和记录以及直接和计算机数据处理系统相连接等。
本章主要介绍电阻应变式电测法，其测量系统主要由电阻应变式力传感器、测量电路、显示与记录仪器或计算机等设备组成，如图4-1所示。
ε图4-1 电阻应变式测试框图第一节 电阻应变式力传感器电阻应变式力传感器具有悠久的历史，是应用最广泛的传感器之一。
其基本元件电阻应变片可分为金属电阻应变片和半导体应变片两类，是一种将应变转换成电阻变化的变换元件。
将应变片粘贴在被测构件表面上，随着构件受力变形，应变片产生与构件表面应变成比例的电阻变化，应用适当测量电路和仪器就能测得构件的应变或应力。
应变片不仅能测应变，而且对能转化为应变变化的物理量，如力、扭矩、压强、位移、温度、加速度等，都可利用应变片进行测量，所以它在测试中应用非常广泛。
电阻应变式测试技术之所以得到广泛应用，是由于它具有以下优点：①非线性小，电阻的变化同应变成线性关系；②应变片尺寸小（我国的应变片栅长最小达0.178mm ），重量轻（一般为0.1~0.2g ），惯性小，频率响应好，可测0～500kHz 的动态应变；③测量范围广，一般测量范围为10~10-4量级的微应变；用高精度、高稳定性测量系统和u 或i ε半导体应变片可测出10-2量级的微应变；④测量精度高，动态测试精度达1%，静态测试技术可达0.1%；⑤可在各种复杂或恶劣的环境中进行测量。
交流电桥对电源的要求（文档4篇）
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五-交流电桥第一篇实验五交流电桥1．电桥主要可以分成两类, 一类是直流电桥而另一类是交流电桥。
.从原理以及主要结构的型式而论两者有共同类似之处，然而交流电桥的四臂可以是电容，电感和电阻，因此交流电桥除了可以测量电阻以外还可以测量电容，电感，频率，Q值与电容的介质损耗。
因此它比直流电桥更复杂，因此也具有更广泛的`用途。
2．实验前应认真阅读有关书籍和实验说明，理解交流电桥平衡的原理，自己设计拟合测量电容，电感，品质因数Q┉的实验线路，组合方式。
实验中还要注意抗干扰的问题等。
实验后写出有关实验报告。
3．实验教室提供：交流平衡指另仪，交流信号源，电阻箱。
标准电感: 1H, 0.1H, 0.01H标准电容: 1μF, 0.1μF , 0.01μF19交流电桥第二篇交流电桥目的要求：（1）学会使用交流电桥测量电容和电感及其损耗。
（2）了解交流电桥的特点和调节平衡的方法。
仪器用具：功率函数信号发生器，电阻箱3个，十进式电阻箱，十进式电感箱，待测电容，待测电感，数字万用电表，开关，导线。
（必要的仪器参数将会在下面给出）实验原理：交流电桥主要用来测量交流元件的电容，电感，测量精度较高，并且可以用来测量其他与电容，电感相关的物理量。
1. 交流电桥及其平衡条件：交流电桥的原理如图:，，，分别是四个桥臂的复阻抗。
当电桥达到平衡时，即A 和B 点无相位差，此时有此为平衡条件。
用复数形式表示为等价于：2. 测量实际电容的电桥实际的电容的介质并不是理想的介质，其等效为一个纯电容和损耗电阻的串联或并联，此实验看做串联。
由于有损耗的存在，所以正弦交流电通过它时，电压和电流之间的相位差并不是90 ，而是，其中称为电容器的损耗角，其随损耗电阻的增大而增大，是衡量电容质量优劣的参数，用损耗角正切表示：测量电路如图所示:和为纯电阻，为标准电容，其损耗电阻在低频时趋于0，为了与R C 相平衡，又串联了电阻R 0。
传感器与测试技术 简答题
C传感器无失真检测的条件是什么答：传感器无失真检测条件是：幅频特性应当是常数（即水平直线）；相频特性应该是线性关系。
传感器是由哪几部分组成各有何功能答：传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。
敏感元件是直接感受被测物理量，并输出与被测量成确定关系的某一种量。
转换元件接收敏感元件的输出并把输入转换成电路的参量。
转换电路把转换元件输出电路参数转换成电量输出。
测定频响函数的方法是什么常用输入标准信号有哪几种（测定频响函数的方法有哪几种）答：确定频响函数的方法是以标准信号输入，测出其输山信号，从而求得需要的特性。
输入的标准信号有正弦信号、脉冲信号和阶跃信号。
磁电式传感器有何优点答：磁电式传感器直接从被测物体吸收机械能并转换成电信号输出，且输出功率大，性能稳定，它的工作不需要电源，调理电路简单，由于磁电式传感器通常具有较高的灵敏度，所以一般不需要高增益放大器。
超声波的波型有几种是根据什么来分类的答：超声波的波型有纵波、横波、表面波（亦称瑞利波）、兰姆波依据超声场中质点的振动与声能量传播方向之间的关系来分。
常用的超声波探伤方法有哪些各有什么特点答：常用的超声波探伤法有共振法、穿透法、脉冲反射法等。
共振法的特点是：（1）可精确的测厚，特别适宜测量薄板及薄壁管；（2）工件表面光洁度要求高，否则不能进行测量。
穿透法具有以下特点：（1）探测灵敏度较低，不易发现小缺陷；（2）根据能量的变化即可判断有无缺陷，但不能定位；（3）适宜探测超声波衰减大的材料；（4）可避免盲区，适宜探测薄板；（5）指示简单，便于自动探伤；（6）对两探头的相对距离和位置要求较高。
脉冲反射法的特点是：（1）探测灵敏度高；（2）能准确地确定缺陷的位置和深度；（3）可用不同波型探测，应用范围广。
D电桥是传感器的常用变换电路，请画直流电桥与交流电桥的电路图，并列出各自的平衡条件。
答：（1）直流电桥的平衡条件是：R1R3=R2R4（2）交流电桥的平衡条件是：Z1Z3=Z2Z4，Z i=z i e jφi；也可表达为z1e jφ1z3e jφ3=z2e jφ2z4e jφ4；即Z1Z3=Z2Z4，φ1+φ3=φ2+φ4电容传感器分为变间距型、变面积型和变介电常数型三种形式，比较这三种传感器侧位移时的量程、灵敏度和线性度。
交流电桥原理
交流电桥原理
交流电桥原理是基于电阻的电压分压原理，利用交流电信号在不同电阻上的压降来进行测量。
交流电桥由四个电阻、一个电感和一个电容组成，形成一个平衡电桥。
当平衡时，电桥两侧电压相等，测量物体的电阻、电感或电容值。
原理是在一个平衡电桥中，通过改变一个元件的参数（如电阻值），使得电桥两边的电压完全平衡。
当电桥平衡时，测量电桥中的各个元件参数的改变量，从而得到需要测量的物理量的值。
交流电桥的平衡条件为：
\frac{Z_{1}}{Z_{2}} = \frac{Z_{3}}{Z_{4}}
其中，Z_{1}和Z_{2}是电阻，Z_{3}和Z_{4}是电感或电容。
通过改变Z_{1}或Z_{2}的参数，测量Z_{3}或Z_{4}的参数，可以得到需要测量的物理量的值。
交流电桥广泛应用于测量电阻、电感和电容等元件的值，并且具有高精度和灵敏度。
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。
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3344221Z 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 =32Z 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。
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用以测量电阻、电容和电感的仪器。
它基于电流平衡的原理，通过调节电桥平衡条件来测量未知待测元件的参数。
下面将详细介绍交流电桥的原理和应用。
1.交流电桥的原理为了描述交流电桥的原理，我们先来看一个最简单的交流电桥，维尔斯通电桥：R1电压源----/\/\/\/-------A------，-------BR2A,B之间连有一无感电流表。
在电桥平衡的情况下，可以得到以下关系式：R1R2------=--------R1R2即：R1/R2=RB/RA根据这个关系式，如果已知R1、R2和RA，那么可以求解出RB。
2.交流电桥的应用(1)电阻测量：交流电桥可以用来测量电阻的值。
通过调节电桥平衡的位置，可以计算出未知电阻的阻值。
这在电子电路的检测和维修中非常有用。
(2)电容测量：交流电桥还可以用来测量电容器的容量。
通过调节电桥平衡的位置，可以计算出未知电容的容值。
这在电子器件的制造和调试中起着重要作用。
(3)电感测量：交流电桥也可以用来测量电感的值。
通过调节电桥平衡的位置，可以计算出未知电感的感值。
这在电子电路中对于滤波电感的选择和调试非常有用。
(4)线桥测量：交流电桥还可以用来测量物体的导电性。
通过调节电桥平衡的位置，可以判断物体是导体、绝缘体还是半导体。
这在材料科学和电化学中有着广泛的应用。
(5)无损检测：交流电桥可以应用于无损检测领域。
通过交流电桥对材料进行电阻、电容和电感的测量，可以判断材料是否存在缺陷，如裂纹、漏电等。
总之，交流电桥作为一种精密测量仪器，具有高精度、快速、可靠等优点，在电子工程、材料科学、无损检测等领域中得到了广泛的应用。
它不仅可以测量电阻、电容和电感等参数，还可以帮助人们研究材料的导电性质和无损检测材料的质量。
它不仅提高了工作效率，也为人们深入研究电子和材料提供了帮助。
电桥平衡原理
电 桥按激励电压分：供桥电源电压是直流电压时，称直流电桥；供桥电源电压为交流电压时，称交流电桥。
按工作方式分: 电桥的工作方式有偏差工作方式和调零工作方式。
一、直流电桥1．平衡电桥输出电压为：U 0=U BA -U DA=I 1R 1—I 2R 4=S S U R R R U R R R 434211+-+ =S U R R R R R R R R ))((43214231++- 由上式可见：若R 1R 3=R 2R 4，则输出电压必为零，此时电桥处于平衡状态，称为平衡电桥。
平衡电桥的平衡条件为：R 1R 3=R 2R 42．非平衡电桥（1)单臂工作电桥这里以桥臂电阻R 1作为工作臂,如图4-1.设R 2=R 3=R 4=R 0,R 1=R 0+ΔR ，其中R 0为一常数，则输出电压为 S O U R R R R R R R R U ))((43214231++-= 若电桥用于微电阻变化测量，有ΔR 远小于R 0,则 （2)双臂工作电桥两个邻边桥臂有相同的微电阻变化，如电阻R 1有变化R 0+ΔR ，R 2有变化R 0—ΔR 0，可导出公式（3）四臂工作电桥四个桥臂均有相同的微电阻变化，且电阻变化以差动方式增大或减小,满足以下关系：R 1=R 2=R 3=R 4=R 0ΔR 1=ΔR 2=ΔR 3=ΔR 4=ΔR其输出电压为3．讨论S O U R R U 04∆≈S O U R R U 02∆=S O U R R U 0∆=图4-1直流电桥S U RR R ∆+∆=240（1）电桥的灵敏度在电桥电路中灵敏度定义为它将ΔR/R 0作为输入，而不是仅把ΔR 当作输入。
由此可以求得上述各种电桥的灵敏度分别为S 1=1/4U O ；S 2=1/2U O ；S 4=U O 。
(2）非线性误差在推导上述公式的过程中，单测量臂的电桥由于在分母上有2ΔR 项，使输出电压的变化与电阻的变化具有非线性误差，在精密测量中要考虑这个非线性误差的影响.二、交流电桥1．交流电桥的平衡条件如图4-2所示为交流电桥。
大学物理实验交流电桥测电容和电感
交流电桥测电容和电感[实验目的]1． 掌握交流电桥的平衡原理和调节平衡的方法。
2． 用自组交流电桥测量电感L 和电容C 及其损耗。
[实验仪器]电阻箱，标准电容箱，交流毫伏表，音频信号发生器，待测电感和电容。
[实验原理]电桥是一种用比较法对电学参量进行精确测量的仪器。
电桥分为直流电桥和交流电桥两类。
直流电桥是测量电阻的基本仪器之一，交流电桥是测量各种交流阻抗的基本仪器，如电容的电容量，电感的电感量等。
此外还可利用交流电桥平衡条件与频率的相关性来测量与电容、电感有关的其他物理量，如互感、磁性材料的磁导率、电容的介质损耗、介电常数和电源频率等，其测量准确度和灵敏度都很高，在电磁测量中应用极为广泛。
常用的交流电桥电路有：西林电桥、电容比较电桥、麦克斯韦（Maxwell ）电桥、海氏（Hay ’s ）电桥。
交流电桥因测量任务的不同而有各种不同的形式，但只要掌握了它的基本原理和测量方法，对于各种形式的交流电桥都比较容易掌握。
如图1所示是交流电桥的原理线路。
它与直流电桥相似，也是由四个桥臂构成，但桥臂中含有交流元件。
图1图中E 为交流电源，D 为交流平衡指示器，通常可用耳机或由电子线路构成的指示器（如电子管或晶体管毫伏表，示波器等）。
交流电桥四个桥臂的阻抗通常用复阻抗表示。
AC 称电源对角线，BD 称测量对角线。
一、交流电桥的平衡条件与直流电桥平衡电路类似。
考虑到平衡时，B 、D 两点在任意瞬时电位都相等，没有电流流过平衡指示器 ，有1234,I I I I == （1）根据交流电路欧姆定律还有1144I Z I Z = （2）2233I Z I Z = （3）（2）、（3）两式相除，并考虑到（1）式，可得到14132423Z Z Z Z Z Z Z Z == 或 （4） 式（4）称为交流电桥的平衡条件方程式，可以表述为：桥路相对两臂的复阻抗乘积相等。
由（1）式可以看出，交流电桥的平衡条件在形式上和直流电桥是完全相同的，但它们的物理意义却有着很大的差别。
传感器与检测技术课后习题答案
第一章1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。
敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。
2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？解：（1）开发新的敏感、传感材料：在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料的性能改变，从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后，寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。
（2）开发研制新型传感器及组成新型测试系统①MEMS技术要求研制微型传感器。
如用于微型侦察机的CCD传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。
②研制仿生传感器③研制海洋探测用传感器④研制成分分析用传感器⑤研制微弱信号检测传感器（3）研究新一代的智能化传感器及测试系统：如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。
它们的特点是传感器与微型计算机有机结合，构成智能传感器。
系统功能最大程度地用软件实现。
（4）传感器发展集成化：固体功能材料的进一步开发和集成技术的不断发展，为传感器集成化开辟了广阔的前景。
（5）多功能与多参数传感器的研究：如同时检测压力、温度和液位的传感器已逐步走向市场。
3．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。
衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。
1）传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度；2）传感器的灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的输入量增量Δx 的比值；3）传感器的迟滞是指传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象；4）传感器的重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。
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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
实验二
2
11
2
2
X S X S R C C R R R R R Tan CR fCR
计算值填入下表
试验结果分析:
试验一
1234
13.574
X X X X X L L L L L mH
由于第四组试验数据的电阻测量结果有太大偏差,故舍弃.则
111
11.603
X X X X R R R R
11211.03..X
X
X
X
L f L Q H S R R
实验二
1234
0.654X X X X X R R R R R
1234
0.664
X X X X X C C C C C F
x x x x 20.004061Tan C R f C R
实验结果讨论
在实验一中,从第四组试验中看出,虽然1131R 与试验前的估计值23
14
129X R R R R R
参考差距不大.但
是,所得电阻的结果却相差甚远.所以在实验时要求23,R R 的电阻要求要在200欧姆以上.否则造成的误差将会很大. 实验一中,从第四组试验就是一个很好的例子.电感值能够接受.电阻值就必须舍弃了.
实验还要求23,R R 电阻要小于1000 .设想231000R R ,则23
14
3225.8X R R R R R 估计参考.电阻箱
所用档位越高,则误差越大.所以实验要求23,R R 电阻要小于1000 .
每一组试验得到的Q 和an T 的平均值并不等于由平均值得到的Q 和an T .这是由于人耳听觉分辨到那么清晰,并且试验次数不多.才出现这种现象.猜测若试验次数够多,则会有
X R ,(,)X X X Q L Q R L 以及(,)(,)X X X X Tan R C Tan R C
思考题
1，调解电桥平衡的顺序
答1按照电路图连接电路.2检查无误后接通电源3先固定电阻值1R ,再调节S C ,直道喇叭声音最小4然后固定S C ,调节1R ,直道喇叭声音最小.此时则找到符合要求的一对1,S R C 值.电桥平衡. 2为什么 电感电容要案示意图放置
答:
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
又有计算公式 43214321 i i e Z Z e Z Z
在试验一中, ,电容箱与电感在相对两臂,等式复角差才会相等,才可能平衡. 在试验二中,两个电容箱在同侧桥臂,等式复角差才会相等,才可能平衡.
3，直流电桥平衡条件是什么？交流电桥呢？
直流电桥平衡条件是同侧桥臂电阻对应成比例.即
3
124
R R R R ,i R 为对应电阻的阻值.是实数
.
则432
1Z Z Z Z ,
i
Z &为复数.在平衡时,等式左右模相等,复角相等. 4，测电感和电容时，为什么中保持两桥臂为纯电阻？ 答:这样简化了调节过程.更方便.
5， 损耗电阻与哪些因素有关？对电感和电容的Q 值有何影响？
答:因为2X
X
X
X
L fL Q R R
.所以看出,Q 与电感和电容的材料和组织结构有关。
大的Rx,小的x L 降低Q 值，使电路效率降低。