非平衡电桥灵敏度特性比较研究
实验11非平衡电桥电压输出特性研究
3．四臂输入时电桥的电压输出特性
在惠斯登电桥电路中，若电桥的四个臂均采用可变电阻，即将两个变化量符号相反的 可变电阻接入相邻桥臂内，而将两个变化量符号相同的可变电阻接入相对桥臂内，这样构 成的电桥电路称为全桥差动电路，如图 3-11-3 所示。
图 3-11-3
全桥输入原理图
对于全桥差动电路，通常采用对称元件，因此有：
3．测定四臂输入时电桥的电压输出特性
（1）按图 3-11-3 测量电路，调节电源电压 U 0 = 6.00V ，调节 R1 、 R2 、 R3 、 R4 各 为 300 Ω , 使电桥平衡。 （2）使 R2 、 R3 每次增加 2 Ω ，而 R1 、 R4 相应每次减少 2 Ω ，测出电桥的相应输出 电压 U AB ，直到每个电阻的最大改变量为 10 Ω 。
R1 = R2 = R3 = R4 = R0 , ∆R3 = ∆R4 = ∆R ,则半桥差动电路输出电压为
·122·
U AB =
电桥的输出电压灵敏度为
U 0 ∆R 2 R0
（3-11-5）
Su =
U0 2 R0
（3-11-6）
可见，半桥差动电路的输出电压灵敏度比单臂输入时的最大电桥电压灵敏度提高了一 倍。
·125·
（3-11-4）
2．双臂输入时电桥的电压输出特性
在惠斯登电桥电路中，若相邻臂内接入两个变化量相同，而变化量符号相反的可变电 阻，这种电桥电路称为半桥差动电路，如图 3-11-2 所示。
图 3-11-2
双臂输入原理图
对于半桥差动电路，若电桥开始是平衡的，则 R1 : R2 = R3 : R4 。在对称情况下，
R1 = R2 = R3 = R4 = R0 , ∆R1 = ∆R2 = ∆R3 = ∆R4 = ∆R
【2019年整理】电桥灵敏度与线性度比较
闽江学院本科毕业论文(设计)题目电桥的灵敏度和线性度比较研究学生姓名欧爱华学号 120031001051系别物理学与电子信息工程系年级 2003级专业物理学指导教师苏启录职称副教授完成日期 2006.12.01－2007.5.20目录摘要、关键词 (1)1.引言 (1)2.惠斯登电桥原理 (2)3.惠斯登电桥非平衡工作状态下线性度和灵敏度的理论探讨 (4)3.1单桥 (4)3.2半桥 (5)3.3 全桥 (5)4.惠斯登电桥非平衡工作状态下线性度和灵敏度的实验研究 (6)4.1单桥实验研究 (6)4.2半桥实验研究 (9)4.3全桥实验研究 (14)4.4总结 (15)5.结束语 (16)6.参考文献 (16)电桥线性度和灵敏度的比较研究欧爱华闽江学院物理学与电子信息工程系03级物理教育学号：120031001051指导老师：苏启录副教授摘要：灵敏度和线性度是惠斯登电桥的两个重要性能。
本文就单桥、半桥、全桥等惠斯登电桥不同桥路形态下的灵敏度和线性度进行比较研究，以便实践中更好地应用惠斯登电桥。
关键词：惠斯登电桥；电阻；灵敏度；线性度Abstract: The sensitivity and linear are the wheatstone bridge twoimportant performance. This article on Shan Qiao, half bridge, theentire bridge and so on under the wheatstone bridge different bridgeconnection shape sensitivity and linear conducts the comparisonresearch, in order to practices applies the wheatstone bridge well.Key word: Wheatstone bridge; Resistance; Sensitivity; Linear1．引言：电桥的桥路形式多种多样，特性千差万别。
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
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
电桥灵敏度与线性度比较
闽江学院本科毕业论文(设计)题目电桥的灵敏度和线性度比较研究学生姓名欧爱华学号 120031001051系别物理学与电子信息工程系年级 2003级专业物理学指导教师苏启录职称副教授完成日期 2006.12.01－2007.5.20目录摘要、关键词 (1)1.引言 (1)2.惠斯登电桥原理 (2)3.惠斯登电桥非平衡工作状态下线性度和灵敏度的理论探讨 (4)3.1单桥 (4)3.2半桥 (5)3.3 全桥 (5)4.惠斯登电桥非平衡工作状态下线性度和灵敏度的实验研究 (6)4.1单桥实验研究 (6)4.2半桥实验研究 (9)4.3全桥实验研究 (14)4.4总结 (15)5.结束语 (16)6.参考文献 (16)电桥线性度和灵敏度的比较研究欧爱华闽江学院物理学与电子信息工程系03级物理教育学号：120031001051指导老师：苏启录副教授摘要：灵敏度和线性度是惠斯登电桥的两个重要性能。
本文就单桥、半桥、全桥等惠斯登电桥不同桥路形态下的灵敏度和线性度进行比较研究，以便实践中更好地应用惠斯登电桥。
关键词：惠斯登电桥；电阻；灵敏度；线性度Abstract: The sensitivity and linear are the wheatstone bridge twoimportant performance. This article on Shan Qiao, half bridge, theentire bridge and so on under the wheatstone bridge different bridgeconnection shape sensitivity and linear conducts the comparisonresearch, in order to practices applies the wheatstone bridge well.Key word: Wheatstone bridge; Resistance; Sensitivity; Linear1．引言：电桥的桥路形式多种多样，特性千差万别。
非平衡电桥工作原理
E
I g：输出电流、U g : 输出电压
2、非平衡电桥工作原理
设 Rx R1
R4 R2 K 电桥平衡时 R3 R1
R1
B
U
R2
A
R3
C
4
当电阻变化为 Rx R1 R1 时，电桥失去平衡。 实验中所用数字电压表 Rg R1 且令 则有： R1
D
R
E
K Ug E (1 K )(1 K )
R1
B
U
R2
A
R3
C
4
D
R
E
R1
B
U
R2
A
C
4
设Rx＝R1
Rg：电表内阻
R3
D
R
Rx
R2 R3 E [ R2 R3 R4 R2 Rg ( R3 R4 )]I g R4 E [ R3 R4 ( R2 Rg )( R3 R4 )]I g R2 R3 R4 E [ R2 R3 R4 R2 Rg ( R3 R4 )]U g R4 Rg E [ R3 R4 ( R2 Rg )( R3 R4 )]U g
U g (V )
( R1 / R1 )
g U 作 ，由图中求出最大非线性误
差 SV 0 和零点灵敏度 D ，与理论值比较。
数据处理之二
2、测量铜电阻的电阻温度系数
次
数 1
2
3
4
5
6
7
89Biblioteka 10T (℃)U 0 (V )
用作图法和最小二乘法处理数据，进 而求出铜的电阻温度系数 。
问题思考
项目
实验原理 实验内容 数据处理 实验仪器 操作要点 问题思考
【大学物理实验(含 数据+思考题)】非平衡电桥电压输出特性研究实验报告
实验4.17 非平衡电桥电压输出特性研究一、实验目的（1）了解非平衡电桥的工作原理。
（2）研究非平衡电桥电压输出特性。
二、实验仪器FQJ 型非平衡电桥、电桥接线板、电阻箱、稳压电源、电压表等。
三、实验原理如图，对于非平衡电桥电路，平衡时，U AB =0；R 4=kR 3(k =R 2R 1⁄)。
当桥臂电阻R 4变化ΔR 时，电桥输出的电压U AB ，U AB 相关于ΔR 。
反之，测出U AB ，则可以推导出ΔR 。
由此我们讨论三类情况：单臂输入、双臂输入和四臂输入。
一、单臂输入时电桥电压的输出特性：当电桥平衡时有R 1:R 3=R 2:R 4,U AB =0,突然使R 4=R 0+ΔR ，则U AB ≠0。
若电源电压为U 0,则有：U AB =U A −U B=(R 0+∆R R 0+R 2+∆R −R 3R 1+R 3)∗U 0 =R 1∗∆R(R 3+R 1)(R 2R 0+∆RR 0+1)R 0∗ U 0令电桥倍率K = R 1/R 3。
则可知R 1/R 3=R 2/R 0,上式化简得：U AB=ΔR R 0(1+K )+ΔR R 0⋅K1+K ⋅U 0且当ΔR ≪R 0时，上式可化简得：U AB=KU0⋅ΔR (1+K)2R0定义SU=UAB/ΔR为电桥的输出电压灵敏度，则有：S u=KU0 (1+k)2R0由此可知S U与k\U0相关。
且当电压一定时，k=1时，电桥的输出电压灵敏度最大：S max=U0 4R0二、双臂输入时电桥电压的输出特性：非平衡电桥中，若相邻臂内接入两个变化量相同而变化量符号相反的可变电阻，这种电桥电路称为半桥差动电路。
例如，R0增加ΔR，R2减少ΔR。
平衡时有R1:R3=R2:R0,在对称情况下R1=R3=R0=R2=R,则：U AB=U0⋅ΔR 2R0S U=U0 2R0可得半桥差动电路得输出电压灵敏度比单臂输入时得最大电桥电压灵敏度提高了一倍。
三、四臂输入时电桥电压的输出特性：在非平衡电路中，两个相邻的桥臂间变化量相等，变化量符号相反，且两个变化符号相同的桥臂接入相对桥臂内，这种电路叫全桥差动电路。
1平衡电桥与非平衡电桥特性的研究
100.0
R2 (Ω)
R0 (Ω ) R x (Ω )
1.000 × 10 4 1.043 × 10 4
104.3
Rx =
R x1 + R x 2 + L + R x 6 104.3 + 104.3 + 104.4 + 104.2 + 104.4 + 104.3 = = 104.3Ω 6 6
σR =
∑ (R
6 i =1
xi
− RX
)
2
n −1
=
(104.3 − 104.3)2 + (104.3 − 104.3)2 + L + (104.3 − 104.3)2
5
= 0.06Ω
待测电阻
R x ± σ R = (104 .3 ± 0.1)Ω
E =
σRR源自Rx× 100 % =0 .1 × 100 % = 0 . 10 % 104 . 3
《大学物理实验》教案【理、工科】
周次 实验 名称 授课方式 9～18 周开放选作 教学对象 全校理工科一年级学生 备 注 基础 实验 2
平衡电桥与非平衡电桥特性的研究 实验课 教学时数
目的： 1. 使学生掌握电桥原理及平衡时各电阻关系。 2. 使学生掌握非平衡电桥电压输出特性。 3. 使学生掌握调节电桥平衡的方法。 4. 使学生学会使用检流计。 要求： 1. 平衡电桥测未知电阻。 2. 研究单臂、双臂和四壁非平衡电桥电压输出特性。 教学内容提要 时间分配 课前 5ˊ
1 检查学生预习报告：主要检查电路图。 2 预习提问，给出预习成绩：平衡电桥测未知电阻方法。 3 教师讲述 ⑴平衡电桥测未知电阻原理。 （略讲） ⑵回路接线法及检流计的使用。 ⑶非平衡电桥电压输出特性研究方法。 ⑷实验报告要求：数据处理和作图。详见数据处理范例。 4 学生操作，教师巡回辅导：检查连线是否正确，检流计使用指导。 5 检查数据，教师签字： ⑴数据表中所有电阻都应记录到十分位。 ⑵平衡电桥测电阻时，测得 R0 值应按比例臂有规律变化。 ⑶单臂、双臂和四臂电桥非平衡输出电压应在相同 ∆R 下成倍数关 系。 重点： 1. 平衡电桥测未知电阻的方法。 2． 非平衡电桥电压输出特性研究。 3． 检流计的使用方法。回路接线法。 4． 作图法与图解法在实验数据处理中的应用。 难点： 1. 非平衡电桥电压输出特性研究。 2. 平衡电桥逐步逼近法测量未知电阻。
电桥灵敏度与线性度比较
闽江学院本科毕业论文(设计)题目电桥的灵敏度和线性度比较研究学生姓名欧爱华学号 120031001051系别物理学与电子信息工程系年级 2003级专业物理学指导教师苏启录职称副教授完成日期 2006.12.01－2007.5.20目录摘要、关键词 (1)1.引言 (1)2.惠斯登电桥原理 (2)3.惠斯登电桥非平衡工作状态下线性度和灵敏度的理论探讨 (4)3.1单桥 (4)3.2半桥 (5)3.3 全桥 (5)4.惠斯登电桥非平衡工作状态下线性度和灵敏度的实验研究 (6)4.1单桥实验研究 (6)4.2半桥实验研究 (9)4.3全桥实验研究 (14)4.4总结 (15)5.结束语 (16)6.参考文献 (16)电桥线性度和灵敏度的比较研究欧爱华闽江学院物理学与电子信息工程系03级物理教育学号：120031001051指导老师：苏启录副教授摘要：灵敏度和线性度是惠斯登电桥的两个重要性能。
本文就单桥、半桥、全桥等惠斯登电桥不同桥路形态下的灵敏度和线性度进行比较研究，以便实践中更好地应用惠斯登电桥。
关键词：惠斯登电桥；电阻；灵敏度；线性度Abstract: The sensitivity and linear are the wheatstone bridge twoimportant performance. This article on Shan Qiao, half bridge, theentire bridge and so on under the wheatstone bridge different bridgeconnection shape sensitivity and linear conducts the comparisonresearch, in order to practices applies the wheatstone bridge well.Key word: Wheatstone bridge; Resistance; Sensitivity; Linear1．引言：电桥的桥路形式多种多样，特性千差万别。
非平衡电桥及应用实验报告
R1=R2=R3=R4
2、卧式电桥（输出对称电桥）
R1=R4=R,R2=R3=R′，且R≠R′
3、立式电桥（电源对称电桥）
R1=R2=R′，R3=R4=R,且R≠R′
（3）输出形式
1、输出电压
当负载电阻Rg→∞，即电桥输出处于开路状态时，Ｉg=0，仅有电压输出并用U0表示，根据分压原理，ABC半桥的电压降为Us，通过R1、R4两臂的电流为：
=
当Ig=0时则有
即
这是功率桥的平衡条件，与(6)式一致，也就是说功率输出与电压输出的平衡条件是一致的。
最大功率输出时，灵电桥的敏度最高。当电桥的负载电阻Rg等于输出电阻(电源内阻)即阻抗匹配时
则电桥输出功率最大。此时电桥的输出电流为
输出电压为
当桥臂R4的电阻臂有增量△R时，我们可以得到三种桥式的功率变化。测量时都需要预调平衡，平衡时的Ig、Vg、Pg均为0，电流、电压、功率化都是相变对平衡状态时讲的。不同桥式的三组公式分别为
Keywords：nonbalance electric bridge temperature coefficientthermistor
①通过面板上的R1、R2两组开关来实现量程倍率的设置。
②将“双桥量程倍率选择”开关置于“单桥”位置，“功能、电压选择”开关置于“单桥5V”，并接通电源。
③按下图所示
在“Rx”与Rx1之间接上被测电阻，R3测量盘打到与被测电阻相应的数字，按下G、B按钮，调节R3，使电桥平衡(电流表为0)。
2、用开尔文电桥测量铜电阻
④改变R4，记录△R理论值，并记下相应的电压变化值ΔPg，根据公式计算出ΔR的实验值，并与理论值相比较。
⑤计算出铜电阻温度系数，并与理论值相比较。
非平衡电桥的输出特性研究
做非平衡电桥的输出特性研究08128041 唐浩摘要：基于非平衡电桥是最常见、最普遍的信号调理电路之一。
本实验通过研究非平衡电桥在单臂，双臂，四臂输入下的电压输出特性，分析其灵敏度和非线性误差。
关键词：非平衡电桥；电压输出特性；灵敏度；非线性误差output characteristic of Non-balance electric bridge08128041 Tang-haoAbstract: Based on non-balanced bridge is the most common, the most commonone signal conditioning circuit. This experiment reaserch on the output characteristic of Non-balance electric bridge , which work on Single arms double arms and four arms , analysis the sensitivity and nonlinear error of Non-balance electric bridge .Key Words：Non-balance electric; bridge ; output characteristic ; sensitivity nonlinear error.0引言近年来，非平衡电桥在教学中受到了较多的重视，因为通过它可以测量一些变化的非电量，这就把电桥的应用范围扩展到很多领域，实际上在工程测量中非平衡电桥已经得到了广泛的应用[1]。
在传感技术，非电量测量技术，以及在自动检测技术中广泛用作测量信号的转换。
对于电阻型传感器，利用非平衡电桥可以很快测量这些传感元件的电阻值的变化，从而得到这些物理量变化的信息。
为此进行非平衡电桥的输出特性研究。
1 实验基本原理1.1实验电路图如图1[2]所示：图 1 非平衡电桥的实验原理图图1中非平衡电桥由四个可变电阻构成，通过数字万用表来测量电桥输出电压。
非平衡电桥测量热敏电阻的温度特性
非平衡电桥测量热敏电阻的温度特性引言
非平衡电桥作为一种经典的测量电阻和温度的方法，其应用范
围十分广泛。
与传统的平衡电桥相比，非平衡电桥存在一定的测
量误差，但由于其结构简单，实现便利，因此在实际应用中备受
欢迎。
本文将以热敏电阻的温度特性为例，介绍一种基于非平衡
电桥的测量方法。
热敏电阻的温度特性
热敏电阻是一种阻值随温度变化的电阻，其阻值随温度的升高
而降低。
热敏电阻的温度特性通常用温度系数来描述，即温度系
数α为单位温度变化时阻值的变化率。
在一定范围内，可以将热
敏电阻的温度系数视为一个常数，且一般很小，单位通常为%/℃。
非平衡电桥测量热敏电阻的温度特性
非平衡电桥测量热敏电阻的温度特性的关键是要制备一个热敏
电阻的温度均匀的加热环境。
可以将热敏电阻固定在一个绝缘杆上，杆子两端分别固定一个压电陶瓷片。
当压电陶瓷片受到电压
刺激时，会引起形变，从而使杆子弯曲。
弯曲的杆子会使热敏电
阻靠近或远离加热环境，从而使热敏电阻的温度发生变化。
将非平衡电桥中的标准电阻和热敏电阻分别连在两个谐振回路中，利用交流桥平衡定理，可以得到热敏电阻的阻值与标准电阻的比值。
当加热环境温度升高时，热敏电阻的阻值减小，从而造成非平衡电桥的电压输出增大，可以通过测量输出电压的变化来确定热敏电阻的温度系数。
结论
非平衡电桥测量热敏电阻的温度特性是一种简单、便利的测量方法，特别适用于热敏电阻温度系数较小的情况。
通过控制加热环境的温度，可以得到热敏电阻阻值随温度变化的趋势，为热敏电阻的应用提供了基础性的数据支持。
实验6 用非平衡电桥研究热电阻的温度特性(090923)
实验6 热敏电阻的温度特性测量注意事项：（1） 本实验内容与教材差别较大，实验前请认真阅读实验室提供的讲义和实验牌，以及任课教师的演示讲解。
（2） 先按实验讲义将电路连接好，经教师检查后再开电源。
（3） 完成实验后，先关闭仪器电源，再关总电源。
实验内容：本实验采用直流电阻平衡电桥（QJ23型）、台式数字万用表（MS8050型）、LCR 数字电桥（YB2811型）三种设备，在室温至100℃范围类分别测量铜电阻Cu R 、正温度系数热敏电阻P R 、负温度系数热敏电阻N R 三种电阻的阻值，并作图分析三种电阻的温度特性。
三种电阻的温度由FB203型多档恒流智能控温实验仪控制。
这是本学期中使用仪器设备最多的实验，实验前必须认真阅读讲义和使用说明书，掌握仪器的使用方法。
1．测量不同温度下铜电阻Cu R 、正温度系数热敏电阻P R 、负温度系数热敏电阻N R 的阻值。
从室温至100℃，每隔5℃测一组数据并记录。
升温过程和降温过程各测一组，取平均值作为被测电阻的阻值。
*下标Cu 是铜的化学式，P 代表Positive ，N 代表Negative 。
2．作Cu R 、P R 、N R 随温度的变化关系曲线，温度T 为横坐标。
3．计算Cu R 、P R 、N R 三种电阻的温度系数。
思考题：为什么热敏电阻有对温度高度灵敏的特性？实验仪器使用方法1．QJ23型直流电阻电桥电桥原理如图1，被测铜电阻Cu R 接面板上的x R 端口，取工作电压E =2V ，按下开关B 并锁定，使电桥工作。
轻按开关G ，观察电流计指针的偏转情况，松开G 。
旋转面板上的几个电阻调节旋钮改变C R 值，再轻按G ，观察指针偏转。
如此循环操作，直至按下G 时指针指向零点不动。
此时电桥平衡，Cx Cu R R R ==。
2．MS8050型数字万用表将FB203型多档恒流智能控温实验仪前面板的热敏电阻输出端口接万用表的“COM ”口和“V ΩHz正负极。
实验2用非平衡电桥研究热敏电阻的温度特性参考资料【最新】
实验2 用非平衡电桥研究热敏电阻的温度特性【实验目的】1． 掌握非平衡电桥的工作原理。
2． 了解金属导体的电阻随温度变化的规律。
3． 了解热敏电阻的电阻值与温度的关系。
4． 学习用非平衡电桥测定电阻温度系数的方法。
【仪器用具】FB203型多档恒流智能控温实验仪、QJ23直流电阻电桥、YB2811 LCR 数字电桥、MS8050数字表。
【原理概述】1． 金属导体电阻金属导体的电阻随温度的升高而增加，电阻值t R 与温度t 间的关系常用以下经验公式表示：)1(320 ++++=ct bt t R R t α （1）式中t R 是温度为t 时的电阻，0R 为00=t C 时的电阻，c b ,,α为常系数。
在很多情况下，可只取前三项： )1(20bt t R R t ++=α （2） 因为常数b 比α小很多，在不太大的温度范围内，b 可以略去，于是上式可近似写成： )1(0t R R t α+= （3） 式中α称为该金属电阻的温度系数。
严格地说，α与温度有关，但在C 100~C 000范围内，α的变化很小，可看作不变。
利用电阻与温度的这种关系可做成电阻温度计，例如铂电阻温度计等，把温度的测量转换成电阻的测量，既方便又准确，在实际中有广泛的应用。
通过实验测得金属的t R t ~关系曲线（图1）近似为一条直线，斜率为α0R ，截距为0R 。
根据金属导体的t R ~曲线，可求得该导体的电阻温度系数。
方法是从曲线上任取相距较远的两 点（11,R t ）及(22,R t )，根据（3）式有：12212．半导体热敏电阻热敏电阻由半导体材料制成，是一种敏感元件。
其特点是在一定的温度范围内，它的电阻率T ρ随温度T 的变化而显著地变化，因而能直接将温度的变化转换为电量的变化。
一般半导体热敏电阻随温度升高电阻率下降，称为负温度系数热敏电阻（简称“NTC ”元件），其电阻率T ρ随热力学温度T 的关系为T B T e A /0=ρ （5） 式中0A 与B 为常数，由材料的物理性质决定。
非平衡电桥的研究
电磁学设计性实验论文论文题目：非平衡电桥的研究指导教师：陈艳伟论文作者：张锦华年级专业：2010级物理学学 号：12214100422012年6月10日非平衡电桥的研究张锦华 1221410042电桥是用比较法测量物理量的电磁学基本测量仪器。
根据电桥工作时是否平衡来区分，可将电桥分为平衡电桥与非平衡电桥两种。
平衡电桥一般用于测量具有相对稳定状态的物理量，非平衡电桥往往和一些传感器元件配合使用．某些传感器元件受外界环境（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压输出，从而达到观察、测量和控制环境变化的目的。
非平衡电桥在传感技术中已得到广泛应用，非平衡电桥电路是传感技术中的重要组成部分。
因此研究其工作原理和过程是很有必要的。
【实验目的】1．了解与掌握非平衡电桥的工作原理，研究非平衡电桥的电压输出特性。
2．掌握与学习用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。
【实验器材】电阻箱5个，可变直流电源、检流计、开关、导线若干。
【实验原理】1．非平衡电桥的工作原理非平衡电桥的原理图如右图所示，当调节1R 、2R 和3R ，使桥的B 、D 两端电势相等，这时电桥达到平衡。
如果将平衡电桥中的待测电阻换成电阻型传感器，当外界条件(如温度、压力、形变等)改变时，传感器阻值会有相应变化，B 、D 两端电势不再相等，这时电桥处于非平衡状态。
假设B 、D 之间有一负载电阻g R ，其输出电压gU。
如果使1R 、2R 和3R 保持不变，那么xR变化时gU也会发生变化。
根据x R 与gU的函数关系，通过检测桥路的非平衡电压gU，能反映出桥臂电阻x R 的微小变化，测量外界物理量的变化，这就是非平衡电桥工作的基本原理。
根据分压原理，设ABC 半桥的电压降为sU，输出电压为0U：()()sx x s s x x DC BC U R R R R R R R R U R R R U R R R U U U 32131232310++-=+-+=-= （1） 当满足条件xR R R R 231=，电桥输出00=U ，即电桥处于平衡状态，这称为电桥平衡条件。
非平衡电桥实验报告范文
非平衡电桥实验报告范文实验时间：2022年月日，第批签到序号：【进入实验室后填写】福州大学【实验四】非平衡电桥（306实验室）学学院班班级学学号姓姓名实验前必须完成【实验预习部分】携带学生证提前10分钟进实验室实验预习部分【实验目的】】【实验仪器】(名称、规格或型号)【实验原理】（文字叙述、主要公式、原理图）实验预习部分【实验内容和步骤】】实验预习部分观察非平衡电桥的输出特性：：约按照上图接线，电源电压调节到约3V，接通电路，从小到大调节某R，观察对应的输出电压。
二、测量非平衡电桥零点附近输出特性，并计算零点灵敏度1、判断电桥是否平衡时数字多用表使用（直流/交流）电压（最大/最小）档，当输出电压为时电阻箱取值为0某R。
2、在0某R附近选择不同的阻值，测量相应的输出电压，作出非平衡电桥的曲线，用图解法求出零点灵敏度，并与理论计算值相比较。
为了作图方便，应取整数值。
数据记录与处理一、非平衡电桥电压输出特性：值标称值R1=，R2=，R3=，电桥比率23RKR得测得E=，电桥平衡时R某0=，，02(1)KSEK理论值=R某（））R某（））-300-250-200-150-100-50050100150200250300K R某（（k））Uo（（mV）二、非平衡电桥电压输出特性：值标称值R1=，R2=，R3=，电桥比率23RKR得测得E=，电桥平衡时R某0=R某（（k））R某（（k））-30-25-20-15-10-5051015202530K R某（（k））Uo（（mV）在直线（一）上取两点：A点坐标（，）B点坐标（，））率斜率k=实测零点灵敏度S0=kR某0K=思考题：1.电桥的KK越（大//小），非线性误差越小。
2.图解求得的直线斜率kk与电桥比率KK：是同一个物理量吗？答：。
实验预习及操作成绩实验指导教师签字日期实验报告成绩报告批阅教师签字日期实验二非屏蔽双绞线的制作实验报告实验目的1.掌握非屏蔽双绞线与其RJ45接头的连接方法；2.了解T568B 标准线序的排列顺序3.掌握非屏蔽双绞线直通缆与交叉缆的制作以及它们的区别和适用环境4.掌握线缆测试的简单方法实验环境1.非屏蔽双绞线和RT45接头2.压线钳和测试仪实验器材双绞线，水晶头，测试仪，压线钳。
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图 １ 电桥电路
对单桥电路，电桥的灵敏度即为电桥输出端检测毫伏
表对单个桥臂电阻的相对变化的反应灵敏程度，即：
△Ｖ Ｓ 单 ＝ △Ｒ
Ｒ
（１）
其中：△Ｖ 为电桥输出电压的变化量；Ｒ 为桥臂电阻 Ｒ１， Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 之一，△Ｒ 为相应的桥臂电阻变化量．理论上容易导 出单桥电路的灵敏度为［１］：
Ｓ单＝
1 非平衡电桥灵敏度 按工作状态的不同可将电桥分为平衡电桥和非平衡电
桥，相比之下非平衡电桥在当代测量技术中应用更为广阔． 非平衡电桥有单桥、半桥和全桥三种桥路形式．本为就非平 衡电桥的三种桥路形式的灵敏度特性进行实验比较研究．
电桥电路如图 １ 所示．当桥臂电阻 Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 之一为 敏感可变元器件时为单桥电路，当两个桥臂电阻为敏感可 变元器件并且构成差动工作状态时为半桥电路，当四个电 阻都是敏感元器件并且构成差动工作状态时为全桥电路．电 桥输出端 Ｃ、Ｄ 两端一般接毫伏表，用于检测电桥的输出电 压．
5 7.5 0.5％ 15.0
表 １ 单桥电路实验数据
-160
-120
-80
-40
-10
-5
0
265
194
127
62.2
15.4
7.7
0
-16％
-12％
-8％
-4％
-1％
-0.5％
16.6 10 -15.0
16.2 40 -59.6
15.9 80 -117Biblioteka 15.6 120 -172
15.4 160 -225
即为半桥电路．半桥电路有两类代表性的电路样式，一类是 两个敏感元件相邻，另一类是两个敏感元件相对．
两个敏感元件相邻的情况，主要有两个类别，一类是两
－９－
△Ｒ／Ω
△Ｖ／ｍｖ
△Ｒ Ｒ
×100%
S 单/(mv/1%)
△Ｒ／Ω
△Ｖ／ｍｖ
△Ｒ Ｒ
×100%
S 单/(mv/1%)
-200 338 -20％ 16.9
15.4 200 -276
1％
4％
8％
12％
16％
20％
15.0
14.9
14.6
14.3
14.1
13.8
个敏感元件以电源的一个输出端为公共端，另一类是两个 敏感元件以电桥的一个输出端为公共端，各取其一研究． ２．２．１ 两个敏感元件相邻且以电源的一个输出端为公共端
研究两个敏感元件以电源的一个输出端为公共端的情 况，不妨令 Ｒ１、Ｒ２ 为敏感元件，实验中通过模拟改变 Ｒ１、Ｒ２
Ｒ４
＋ Ｒ２
Ｅ ＋２＋ Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４
Ｒ２ Ｒ４
ＲＶ
（２）
本文所研究的电桥在完全平衡状态下为等臂电桥，非
平衡状态下为近似等臂电桥，有 Ｒ１≈Ｒ２≈Ｒ３≈Ｒ４＝Ｒ，再考虑 到检测毫伏表为数字毫伏表，数字毫伏表的内阻 一般远
大于桥臂电阻，由（２）式简化可得：
Ｓ
单≈
Ｅ ４
（３）
其中 Ｅ 为电桥端电压或电源电动势 （当电源内阻为零
2 非平衡电桥灵敏度的实验研究
实验电路如图 １ 所示．电阻 Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 选用 ＺＸ２１Ａ 电 阻箱，初始阻值均取 １０００Ω；电源 E 用 ＱＪ３００５Ｓ 直流稳压
电源，内阻基本可以忽略，Ｅ＝６ｖ；Ｃ、Ｄ 两端所接毫伏表用
ＧＤＭ－８１３５ 台式数字万用表的 ２００ｍｖ 量程档，内阻 ＲＶ≈ １０ＭΩ．
用
ｒ
表示
△Ｒ Ｒ
，根据表 １ 实验数据作 Ｓ 与 ｒ 的关系图线
如图 ２ 所示． 灵敏度 Ｓ 并不是一个常数，从最大的 １６．９
（ｍｖ／１％）变化到最小的 １３．８（ｍｖ／１％），Ｒ 的相对变化量 △Ｒ
的大小与方向都对灵敏度 Ｓ 产生影响．
图 ２ 单桥电路 Ｓ 与 ｒ 的关系图线
２．２ 半桥电路实验研究 Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 之中两个为敏感元件，且构成差动形式时
２．１ 单桥电路实验研究
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 之一为敏感元件时即为单桥电路． 不妨令
Ｒ１ 为敏感元件，实验中通过模拟改变 Ｒ１ 的阻值，测量不同
变化量 △Ｒ（△Ｒ＝△Ｒ１）下所对应的输出电压变化量 △Ｖ，研究
单桥灵敏度
Ｓ
单随桥臂电阻的相对变化量
△Ｒ Ｒ
（ △Ｒ Ｒ
＝
△Ｒ１ △Ｒ１
）
的变化而变化的情况．实验测量结果如表 １．
摘 要：灵敏度是非平衡电桥的一个重要性能指标.本文对单桥、半桥、全桥等非平衡电桥的不同桥路形态的灵敏度特性 进行比较研究，以便实践中更好地应用非平衡电桥.
关键词：非 平 衡 电 桥 ；桥 臂 电 阻 ；灵 敏 度 中图分类号：ＴＭ９３８．４２ 文献标识码：A 文章编号：1673- 260X（2012）07- 0009- 03
时）．
理论上半桥电路的灵敏度应该是单桥电路的两倍，全
桥电路的灵敏度应该是单桥电路的四倍，即：
Ｓ
半≈
Ｅ ２
（４）
Ｓ 全≈Ｅ
（５）
以上对电桥灵敏度的推导结果是近似的、理想化的．实
际的情况是，电桥的灵敏度会不会因为桥臂电阻的相对变
化量不同而发生变化，这种变化是线性的还是非线性的？我
们把这个问题留给实验来回答．
的 阻 值 （ 两 者 相 向 变 化）， 测 量 不 同 变 化 量 △Ｒ
（△Ｒ＝△Ｒ１＝－△Ｒ２）下所对应的输出电压变化量 △Ｖ，研究半桥
灵敏度
Ｓ
半随桥臂电阻的相对量
△Ｒ Ｒ
（ △Ｒ Ｒ
＝
△Ｒ１ △Ｒ１
＝－
△Ｒ２ Ｒ２
）
的变化而变化的情况．实验测量结果如表 ２．
表 ２ 半桥电路，两个敏感元件相邻且以电源的一个输出端为公共端的实验数据
第 28 卷 第 7 期（上） 2012 年 7 月
赤 峰 学 院 学 报（ 自 然 科 学 版 ） Journal of Chifeng University（Natural Science Edition）
Vol. 28 No. 7 Jul. 2012
非平衡电桥灵敏度特性比较研究
苏启录
（闽江学院，福建 福州 350108）
△Ｒ／Ω
△Ｖ／ｍｖ
△Ｒ Ｒ
×100%
S 半 1/(mv/1%)
△Ｒ／Ω
△Ｖ／ｍｖ
△Ｒ Ｒ
×100%
S 半 1/(mv/1%)
-200 615 -20％ 30.8
5 -15.1 0.5％ 30.2
-160
-120
-80
-40
-10
-5
0
490
367
244
121.9
30.5
15.2
0
-16％
-12％
-8％
-4％
-1％
-0.5％
30.6 10 -30.3
30.6 40 -121.7
30.5 80 -243
30.5 120 -366
30.5 160 -490
30.4 200 -614
1％
4％
8％
12％
16％
20％
30.3
30.4
30.4
30.5
30.6
30.7
２．２．２ 两个敏感元件相邻且以电桥的一个输出端为公共端 研究两个敏感元件以电桥的一个输出端为公共端的情