一文看懂非平衡电桥和平衡电桥的区别
非平衡电桥的原理和应用
非平衡电桥的原理和应用电桥的的基本原理是通过桥式电路来测量电阻，从而得到引起电阻变化的其它物理量，如温度、压力、形变等，桥式电路在检测技术、传感器技术中的应用非常广泛。
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。
【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。
3．初步学习非平衡电桥的设计方法，根据不同被测对象灵活选择不同的桥路形式进行测量。
【实验仪器】FQJ型非平衡直流电桥、升温加热炉与温度控制器、待测电阻。
【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图5.7.1所示，当调节R1、R2和R3，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、这时电桥处于非平衡状态。
D两端电势不再相等，假设B、D之间有一负载电阻Rg，其输出电压SAg图5.7.1 非平衡电桥Ug。
如果使R1、R2和R3保持不变，那么Rx变化时Ug也会发生变化。
根据Rx与Ug的函数关系，通过检测桥路的非平衡电压Ug，能反映出桥臂电阻Rx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。
当桥臂电阻取不同的值时，电桥可以分为三类：（1）等臂电桥：R1?R2?R3?Rx?R（2）输出对称电桥，也称卧式电桥：R1?Rx?R，R2?R3?R?，且R?R?。
（3）电源对称电桥，也称立式电桥：R3?Rx?R，R1?R2?R?，且R?R?。
非平衡直流电桥
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左状态的物理量，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宜流电桥，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）单肾电桥是平衡电桥，英原理见图1，图2为FQJ-HI型的单臂电桥部分的接线示意图。
图1中：兄、b心兄构成一电桥，A. C两端供一恒泄桥压仏，B、。
之间为有一检流计G,当平衡时，G无电流流过，別两点为等电位，贝叽U BC=U X, I1=I h I^I S下式成立：hRi=I：R：IsRs=I：R：由于R：=R X,于是有且=空心 &凡为待测电阻Px，&为标准比较电阻，式中K=R i/R：,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A•可以任选。
根据待测电阻大小，选择A•后，只要调节凡，使电桥平衡，检流计为0,就可以根据（1）式得到待测电阻尼之值。
R\=.R. = KR<⑴R、（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
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。
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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
【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。
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（1）电桥的灵敏度SO U R RU 04∆≈SO U R RU 02∆=SO U R RU 0∆=图4-1直流电桥SU RR R∆+∆=240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。
401 用非平衡电桥测温度
2、选择不同的桥路测量时，应注意选择合适的工作电源。
3、仪器使用完毕后，务必关闭电源。
4、电桥应存放于温度 0℃~40℃，相对湿度低于 80％的室内空气中，不
应含有腐蚀性气体，避免在阳光下暴晒。
5、在用户按规定的使用维护条件下，本产品的保修期为一年。 非平衡电桥的原理和设计应用
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。以往在
关。 5、数字直流毫伏表，量程 1：200mV，量程 2：2V，3 位半显示，量程的通过开关切
换，平衡电桥时作指零仪使用，非平衡电桥时作数字电压表使用。 三、仪器结构及说明
仪器面板见图一
1、为工作电源负端； 3、为 R2 电阻端； 6、为 R3 电阻端； 8、为 R3 电阻端：
图一
2、为 R1 电阻端； 4、5 为双桥电流端； 7、为单桥被测端； 9、为工作电源正端；
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。
（一） 非平衡电桥的桥路形式
1、等臂电桥
电桥的四个桥臂阻值相等，即 R1=R2=R3=RX0；其中 RX0 是 RX 的初始值，这时电桥处 于平衡状态，U0=0。
2、卧式电桥也称输出对称电桥
这时电桥的桥臂电阻对称于输出端，即 R1= R3，R2= RX0，但 R1≠R2 3、 立式电桥也称电源对称电桥
图四
用二端法(单桥)测量小电阻或引线较长时，接线电阻将带来较大的误差。 用三端法测量，较为简单，且可有效降低测量误差。在图四中，R4、R5、R6 由于接线方式、 长度基本相同，在电桥平衡时 R4、R5 的作用相抵消，R6 因为串接在电源回路，对测量没
有影响。 3、三端法测量电阻同样适用于非平衡电桥实验。
一文看懂非平衡电桥和平衡电桥的区别
一文看懂非平衡电桥和平衡电桥的区别
电桥一般分线式电桥和箱式电桥，其原理基本上是一样的，就是一组接有好多电阻和电表的电路图，当线路某两个特定的接点的电势相等时，就称其平衡电桥，常用它来精确地测电阻。
有平衡电桥与不平衡电桥两种。
什幺是非平衡电桥
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。
非平衡电桥的桥路形式
1、等臂电桥
电桥的四个桥臂阻值相等，即R1=R2=R3=RX0；其中RX0是RX的初始值，这时电桥处于平衡状态，U0=0。
(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 ；
【2019年整理】大学物理实验：非平衡电桥
A ：FQJ-1型非平衡直流电桥表面结构
四臂电阻调节
四臂电阻
开关
R1
R2
R3
Rg
R4
电流显示
k
非 平 衡
G
B
mA μA
平 衡
×100
mv
×10
×1
平衡电桥测量盘
×0.1
电压显示
转换开关
平衡电桥
B：温度控制器及使用
调节转换
温度调节
1、温度的设定：“设定调节”旋钮，
将所需的温度设定好后，将转换
开关打向测量位置。在温度设定
度从t0t0+t时，R4R4+R，若电阻变化很小，即RRi
（Ri是电压输出端指向电路内部的输入阻抗），则输出电压
为：
U 0(t)
R2 • R
•Us
(R1 R4)(R2 R3)
此时可得三种桥式的输出为
（1）等臂电桥
U 0(t) Us • R 4R
（2）卧式电桥
U 0(t) Us • R 4R
非平衡直流电桥
¿ 电磁学系列 4
浙江大学物理实验中心
直流电桥测量准确，灵敏度高，具有重要的 应用价值。按使用的方式可分为平衡电桥和非平 衡电桥。
平衡电桥是通过平衡调节，把待测电阻与标 准电阻进行比较直接得到待测电阻值。如惠斯顿 电桥。然平衡电桥只能用于测量具有相对稳定状 态的物理量。但实际工程上和科学实验中，物理 量往往是连续变化的，这些量只能采用非平衡电 桥才能测量。它直接测量电桥输出的电压与电流 的变化，通过必要的运算处理最终得到电阻值。 若在电桥后连接计算机，对电桥输出进行采样处 理即可迅速得到实验的数据与结果。
应小幅度的调节“PID调节”旋钮，必要时，须反复多次调节，直至符
平衡电桥法和非平衡电桥法
平衡电桥法和非平衡电桥法
平衡电桥法和非平衡电桥法是电学中常用的测量电路，它们分别适用于不同的测量场合。
下面将分别介绍这两种测量方法的原理和应用。
1.平衡电桥法
平衡电桥法是一种基于电桥电路的测量方法，它可以测量电阻、电容、电感和热电势等物理量。
该方法的原理是根据电桥电路中匀数定理而设计的，在四个电阻元件中至少有一项是未知的情况下，通过调节另外的三个元件来使电桥平衡，从而求出未知元件的值。
例如，在一根导线的电阻值未知的情况下，可以通过平衡电桥法来测量它的电阻值。
将该导线作为待测量元件接入电桥电路，并通过调节横臂两端的电阻，使电桥电路中的电流为零，此时所调节的电阻值即等于该导线的电阻值。
平衡电桥法在工业生产中也有广泛的应用，例如制作传感器、检测电路和测量仪表等方面。
在生物医学方面，平衡电桥法也被用于测量肌肉、神经和心脏等生理信号。
非平衡电桥法也是一种测量电路，它可以用来测量非线性元件的电阻-电流特性。
它的原理是通过在电桥电路中引入非线性元件，使电桥电路处于非平衡状态，然后通过测量非平衡状态下电桥电路中的电流和电压等参数，来确定非线性元件的电阻-电流特性。
非平衡电桥法对于非线性元件的测量有着很高的精度和灵敏度，因此在半导体器件、液晶显示等领域有着广泛的应用。
非平衡直流电桥数据处理参考
非平衡直流电桥数据处理参考非平衡直流电桥是一个用于测量电阻的装置，其数据处理方法与平衡电桥有所不同。
以下为非平衡直流电桥数据处理方面的参考。
一、基本原理非平衡直流电桥是利用电阻的电压降来测量电阻的方法。
它利用两个电阻R1和R2来组成电桥，其中R1是待测电阻，R2是已知标准电阻。
在电桥的输入端施加一个直流电压，当电桥处于平衡状态时，R1和R2上的电压相等，即V1=V2。
但是，当电桥处于非平衡状态时，R1和R2上的电压不再相等，即V1≠V2。
通过测量R1上的电压降V1和R2上的电压降V2，可以计算出待测电阻R1的阻值。
二、数据处理方法非平衡直流电桥的数据处理方法包括以下步骤：1.记录测量数据在电桥处于非平衡状态时，记录下R1和R2上的电压降V1和V2，以及输入电压V0。
2.计算电压比计算R1和R2上的电压降之比，即ΔV=V1-V2/V0。
3.计算待测电阻根据ΔV与待测电阻的关系式，可以推导出待测电阻的表达式：R1=(ΔVR2/ΔU-R2)/ΔU其中，ΔU表示R1和R2之间的电压差，即ΔU=V1-V2。
4.数据处理注意事项在进行非平衡直流电桥数据处理时，需要注意以下几点：（1）要保证测量数据的准确性，需要对电压表进行准确的校准，以保证测量结果的可靠性。
（2）在计算电压比时，要将ΔV的值计算到小数点后四位或更高精度，以减小误差。
（3）在计算待测电阻时，要将表达式中的分母ΔU计算到小数点后四位或更高精度，以减小误差。
（4）在测量电阻时，要保证电桥的稳定性，避免外界干扰对测量结果的影响。
三、实验结果分析假设实验中使用的标准电阻R2=100Ω，测得ΔV=0.05，则根据上述数据处理方法，可以计算出待测电阻R1的阻值为：R1=(ΔVR2/ΔU-R2)/ΔU=(0.05×100/0.05-100)/0.05=200/0.05=4000Ω通过实验结果分析可以发现，所测得的电阻值与标准电阻值相差较大。
这可能是因为实验过程中存在误差导致的，如电压表误差、数据处理误差等。
平衡电桥和非平衡电桥的异同
平衡电桥和非平衡电桥的异同
电桥是一种用于测量电阻值、电容值和电感值的测量仪器。
根据电桥的工作原理，电桥可分为平衡电桥和非平衡电桥两种类型。
平衡电桥的原理是利用电桥两侧的电势差相等，通过调节电桥中的电阻、电容或电感值，使电桥两侧的电势差为零，达到平衡状态，从而测量待测元件的电阻、电容或电感值。
平衡电桥的特点是测量精度高、稳定性好，但需要精密仪器来调节电桥电路，因此常常用于科学研究和精密测量中。
非平衡电桥则是通过测量电桥两侧的电势差的大小，来计算待测元件的电阻、电容或电感值。
非平衡电桥的特点是调节方便、测量速度快，但精度相对较低。
非平衡电桥常用于工程测量、电路调试和普通实验中。
总体而言，平衡电桥和非平衡电桥的工作原理和应用场景存在一定的差异，但都可以用于测量电阻、电容和电感，是电子学、物理学等学科中常用的测量仪器。
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实验2-用非平衡电桥研究热敏电阻的温度特性
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。
(整理)实验10中值、低值及高值电阻的测定
中值、低值及高值电阻的测定电桥法是测量电阻的常用方法，利用桥式电路制成的各种电桥是用比较法进行测量的仪器。
电桥法实质上是将被测电阻与标准电阻进行比较来确定被测电阻值的。
电桥法具有测试灵敏、准确度高、使用方便等特点，已被广泛地应用于电工技术和非电量电测中。
电桥分为直流电桥和交流电桥两大类，直流电桥分为单臂电桥和双臂电桥，单臂电桥又称为惠斯通电桥，主要用于测量中等阻值的电阻（１～１０6Ω）；双臂电桥又称为开尔文电桥，主要用于测量1Ω以下的低值电阻，它的测量范围是１０-6～１０Ω。
对于106Ω以上的高电阻，直接测量存在一定的困难。
实验室往往采用放电法来测量。
放电法是根据电容器通过电阻放电时电容器上的电压或电量随时间的变化关系来测量高电阻的。
在测量方法上除平衡电桥外，还可利用非平衡电桥进行测量。
桥式电路不仅广泛应用于现代测量技术中，而且在自动控制过程中也得到了广泛地应用。
一 用电桥测中、低值电阻一、实验目的１学习用惠斯通电桥测量中值电阻及用开尔文电桥测量低值电阻的原理和方法； ２了解电阻温度计的原理；３学习用线性拟合法或图解法处理实验数据，求出金属导体的电阻温度系数； 4测定黄铜和铝的电阻率。
二、仪器和用具ＱＪ２４型直流单臂电桥，固定电阻元件板，盛水容器及待测金属电阻，电磁炉，温度计，万用电表，导线等；ＱＪ4４型直流双臂电桥，黄铜棒，铝棒，康铜丝，钢直尺，螺旋测微计，专用导线等。
三、实验原理 １电桥平衡原理电桥法测电阻是将待测电阻和标准电阻进行比较来确定其值的。
由于标准电阻本身误差非常小，因此，电桥法测电阻可以达到很高的准确度。
惠斯通电桥的原理如图2-40所示。
图中的标准电阻Ra 、Rb 、R 及待测电阻Rx 构成四边形，每一边称作电桥的一个“臂”。
对角点Ａ、Ｃ与Ｂ、Ｄ分别接电源Ｅ支路和检流计Ｇ支路。
所谓“桥”就是指ＢＤ这条对角线而言，而检流计在这里的作用是将“桥”的两个端点Ｂ、Ｄ的电势直接进行比较。
当接通电桥电源开关Ｂ0和开关Ｇ2时，检流计中就有电流流过，但当调节4个桥臂电阻到适当值时，检流计中就无电流通过，这时称为“电桥平衡”。
直流非平衡电桥
直流非平衡电桥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所示，当R3/R2=R4/R1时，电桥平衡，即：I g=0，U g=0；当用R4+ΔR代替R4时，R3/R2不等于R4+ΔR/R1，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：图1 非平衡电桥电路图分析上式，可以得到电桥的三种形式：（1）等臂电桥：R1=R2=R3=R4=R（2）卧式电桥：R1=R4，R2=R3（3）立式电桥：R1=R2，R4=R3将等臂和卧式条件带入（1）式经简化得：δ=ΔR/R4称为电阻的应变。
用非平衡电桥研究热敏电阻
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。
【实验仪器】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。
【实验原理】 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 （1）式中t R 是温度为t 时的电阻，0R 为t =0℃时的电阻， ，b ，c 为常系数。
在很多情况下，可只取前三项：)1(20bt t R R t （2）因为常数b 比 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 （3）式中 称为该金属电阻的温度系数。
严格地说， 与温度有关，但在0~100℃范围内， 的变化很小，可看做不变。
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 0R ，截距为0R 。
根据金属导体的R ~t 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（1t ,1R ）及(2t ,2R )，根据（3）式有：1001t R R R 2002t R R R 联立求解得： 122112t R t R R R（4）2．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 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 随热力学温度T 的关系为T B T e A 0（5）式中0A 与B 为常数，由材料的物理性质决定。
母线检测原理(平衡电桥和非平衡电桥原理)
1.2 母线检测原理
1.2.1 平衡电桥检测法
平衡电桥法在绝缘监测仪主机内部设置2个阻值相同的对地分压电阻R1、R2，通过它们测得母线对地电压V1、V2。
平衡电桥检测原理框图见图5-2。
图5-2：平衡电桥检测原理图
当Rx=Ry=∞时，系统无接地。
此时，V1=V2＝110V。
当系统单端接地时，得以下方程（1）：
通过此方程式可求得单端接地电阻Rx或Ry。
当系统出现双端接地时，得以下方程（2）：
此时，不能直接求解，处理方法是将Rx、Ry中较大的一个视为无穷大，按单端接地的情况求解，所求得的接地电阻值大于实际值。
Rx、Ry的实际值越接近，则测量误差越大，达到R x =R y时，测量误差∞。
1.2.2 不平衡电桥检测法
不平衡电桥检测是由主机内部两个阻值相等的对地电阻通过电子开关K1、K2按照一定的开合顺序接地。
不平衡电桥检测原理见图5-3。
图5-3：不平衡电桥检测原理图
在一个检测周期内，K1闭合K2断开，测得V1、V2，得方程（3）
然后K1断开K2闭合，经一定延时后再次测量V1、V2，得方程（4）
解联立方程（3）、（4）就可直接求得正负母线接地电阻Rx、Ry。
1.2.3 两种检测方法性能比较
平衡电桥和不平衡电桥由于本身电路的限制，都有各自的优点及缺点，其比较见表5-1。
表5-1 平衡电桥和不平衡电桥检测对比表
法；对于大型电厂直流系统，由于馈出回路接线复杂、分布电容较大，宜采用平衡电桥检测方式。
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一文看懂非平衡电桥和平衡电桥的区别
电桥一般分线式电桥和箱式电桥，其原理基本上是一样的，就是一组接有好多电阻和电表的电路图，当线路某两个特定的接点的电势相等时，就称其平衡电桥，常用它来精确地测电阻。
有平衡电桥与不平衡电桥两种。
什么是非平衡电桥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。
非平衡电桥的桥路形式1、等臂电桥
电桥的四个桥臂阻值相等，即R1=R2=R3=RX0；其中RX0是RX的初始值，这时电桥处于平衡状态，U0=0。
2、卧式电桥也称输出对称电桥
这时电桥的桥臂电阻对称于输出端，即R1= R3，R2= RX0，但R1≠R2
3、立式电桥也称电源对称电桥
这时从电桥的电源端看桥臂电阻对称相等即
4、比例电桥
这时桥臂电阻成一定的比例关系，即R1=KR2，R3=KRX0或R1=K R3，R2=K RX0，K为比例系数。
实际上这是一般形式的非平衡电桥。
非平衡电桥的输出非平衡电桥的输出接负载大小分类又可分为两种。
一种是负载阻抗相对于桥臂电阻很大，如输入阻抗很高的数字电压表或输入阻抗很大的运算放大电路；另一种是负载阻抗较小，和桥臂电阻相比拟。
后一种由于非平衡电桥需输出一定的功率，故又称为功率电桥。
根据戴维南定理，图1所示的桥路可等效为图2（a）所示的二端口网络。