交流电桥 (3)
6电容式传感器习题及解答
第6章电容式传感器一、单项选择题1、如将变面积型电容式传感器接成差动形式，则其灵敏度将（）。
A. 保持不变B.增大一倍C. 减小一倍D.增大两倍2、差动电容传感器采用脉冲调宽电路作测量电路时，其输出电压正比于（）。
A．C1-C2 B. C1-C2/C1+C2C. C1+C2/C1-C2D. ΔC1/C1+ΔC2/C23、当变隙式电容传感器的两极板极间的初始距离d0增加时，将引起传感器的（）A．灵敏度K0增加B．灵敏度K0不变C．非线性误差增加D．非线性误差减小4、当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的（）。
A．灵敏度会增加 B．灵敏度会减小C．非线性误差增加 D．非线性误差不变5、用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。
A．变间隙式 B．变面积式C．变介电常数式 D．空气介质变间隙式6、电容式传感器通常用来测量（）。
A．交流电流 B．电场强度 C．重量 D．位移7、电容式传感器可以测量（）。
A．压力 B．加速度 C．电场强度 D．交流电压8、电容式传感器等效电路不包括（）。
A. 串联电阻B. 谐振回路C. 并联损耗电阻D. 不等位电阻9、关于差动脉冲宽度调制电路的说法正确的是（）。
A. 适用于变极板距离和变介质型差动电容传感器B. 适用于变极板距离差动电容传感器且为线性特性C. 适用于变极板距离差动电容传感器且为非线性特性D. 适用于变面积型差动电容传感器且为线性特性10、下列不属于电容式传感器测量电路的是（）A．调频测量电路 B．运算放大器电路C．脉冲宽度调制电路 D．相敏检波电路11、在二极管双T型交流电桥中输出的电压U的大小与（）相关A．仅电源电压的幅值和频率B．电源电压幅值、频率及T型网络电容C1和C2大小C．仅T型网络电容C1和C2大小D．电源电压幅值和频率及T型网络电容C1大小12、电容式传感器做成差动结构后，灵敏度提高了（）倍A．1 B．2 C．3 D．0二、多项选择题1、极距变化型电容式传感器，其灵敏度与极距（）。
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。
QS18A型万能交流电桥使用
QS18A型万能交流电桥使用实验目的1.了解交流电桥的基本原理和特点;2.掌握交流电桥调节平衡的方法;3.测量电容,电感及其损耗.实验器材1.万能电桥(QS18A型),2.待测电容,电感实验内容用QS18A箱式万能电桥或数字电桥,测量上述电容和电感及各参数,比较测量结果与标称值间的百分误差.1.测量待测电容器的电容量及其损耗因数(1)将待测电容接在被测端钮上,(高电位接1,低电位接2).估计被测电容的大小,将"量程开关"旋转到合适的的量程上,"测量选择开关"放在"C"上,"损耗倍率开关"放在"D×0. 01"上,"损耗平衡盘"放在"1"左右,"损耗微调"逆时针旋到底.将"灵敏度调节"逆时针旋到底."拨动开关"置"内",则使用内部供给的1000Hz交流信号.(2)将灵敏度调节逐步增大,使电表指针偏转略小于满刻度.(3)首先调节电桥的读数盘,然后调节"损耗平衡盘",并观察电表的动向,使电表指0.再将灵敏度增大到指针小与满度,反复调节电桥读数盘和损耗平衡盘,直到灵敏度开到足够满足分辨出测量精度的要求,电表仍指0或接近于0,此时电桥达到最后平衡.则被测电容值=量程开关示值×电桥读数值(=读数+刻度盘值).损耗因数(D)=损耗倍率×损耗平衡值(4)重复上述步骤(3)5次,将测量结果填入表格1中.被测量次数12345平均值C1量程开关电桥读数损耗倍率损耗平衡C2量程开关电桥读数损耗倍率损耗平衡C2量程开关电桥读数损耗倍率损耗平衡2.测量待测电感的电感量及其损耗电阻,并计算其品质因数(1)将待测电感接在被测端钮上.估计被测电感的大小,将"量程开关"旋转到合适的的量程上,"测量选择开关"放在"L"上,"损耗倍率开关"放在"Q×1"上,"损耗平衡盘"放在"1"左右,"损耗微调"逆时针旋到底.将"灵敏度调节"逆时针旋到底."拨动开关"置"内".(2)将灵敏度调节逐步增大,使电表指针偏转略小于满刻度.(3)首先调节电桥的读数盘,然后调节"损耗平衡盘",并观察电表的动向,使电表指0.再将灵敏度增大到指针小与满度,反复调节电桥读数盘和损耗平衡盘,直到灵敏度开到足够满足分辨出测量精度的要求,电表仍指0或接近于0,此时电桥达到最后平衡.则被测电感值=量程开关示值×电桥读数值(=读数+刻度盘值).品质因数(Q)=损耗倍率×损耗平衡值.(4)重复上述步骤(3)5次,将测量结果填入自行设计的表格2中.注意事项(1)交流电桥测量时与电源的频率无关,但实践证明,电桥工作在1000Hz的频率下时,灵敏度最高,产生的测量误差也最小,因此,一般的交流电桥电源选取1000Hz的正弦交流电.(2)由于交流电桥的平衡需要同时满足两个条件,因此各臂的参量中至少要有两个是可以调节的,只有这两个被调节的参量,达到平衡时的数值,示零仪才指零.然而实际调节时总是先固定一个参量,使示零仪中的电流达到最小,然后,固定刚才调节的这个参量的数值,调节另一个,使示零仪中的电流达到最小值.为了将电桥调的完全平衡,必须反复调节这两个参量逐次逼近平衡.(3)空间杂散信号对示零仪的干扰:在交流电桥的调节中,很难出现示零仪确实指零的情况,即使电桥确已达到平衡,示零仪仍不指零,这说明仍有微小电流流过它,这是由于空间中存在的杂散交流信号进入了示零仪而造成的,如无线电信号,电机干扰,人体上带的交流信号,特别是市电50Hz的交流电更是显著.所以在交流电桥的调节中只能要求调节指零仪示数到不能再小的程度就认为电桥平衡了.这显然使电桥的不平衡和外界对示零仪的干扰混淆不清,实验操作过程中应设法消除或消弱外界的干扰.。
交流电桥(0920)
交流电桥交流电桥与直流电桥相似，也是由四个桥臂组成，但组成桥臂的元件不单是电阻，还可包括电容、电感、互感和它们的组合。
由于交流电桥的桥臂特性转变繁多，比直流电桥有更多的功能，因此利用得更普遍。
它不仅可用于测量电阻、电感、电容、磁性材料的磁导率、电容的介质损耗等，还可利用交流电桥平稳条件与频率的相关性来测量频率，它是测量仪器中经常使用的大体仪器之一。
本实验要求把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式。
实验原理交流电桥与直流电桥相似，若是把惠斯通电桥的四个桥臂改成电抗元件（电阻、电感、电容和它们的组合），把直流电源和检流计改成交流电源和交流平稳指示器（如交流毫伏表、耳机等），就能够够组成交流电桥。
1. 交流电桥及其平稳条件图1为交流电桥原理图。
其中1Z 、2Z 、3Z 、4Z 是各桥臂复阻抗。
在A 、B 两头之间加入交流信号源，C 、D 两头之间接入交流零指示器（或交流平稳器）。
当电桥达到平稳时，C 、D 两点电位相等，那么有⎪⎩⎪⎨⎧==42312211Z I Z I Z I Z I （1） 可得4321Z Z Z Z = （2） 复阻抗都包括有实部和虚部，可用ϕjZe Z= 的形式表示。
因此式（2）可表示成)(43)(214321ϕϕϕϕ--=j j e ZZ e ZZ （3）“i Z ”和“i ϕ”别离为复阻抗i Z 的“模”和“幅角”。
式（3）相等必需是式（3）两边的“模”和“幅角”别离相等，即4321ZZ Z Z = （4）图1 交流电桥的原理图4321ϕϕϕϕ-=- （5）式（4）和式（5）是交流电桥平稳的充分必要条件，也确实是说，交流电桥平稳时，除知足阻抗大小比例条件式（4）外，还必需知足相角条件式（5）。
这是交流电桥与直流电桥在平稳调剂中的本质不同。
2. 元器件的等效电路由于存在铁芯发烧及导线电阻，电感可等效为一个理想电感L 和一个纯电阻R L 的串联组合，如图2。
电容器中一样含有电容率为ε的介质。
交流电桥对电源的要求（文档4篇）
交流电桥对电源的要求（文档4篇）以下是网友分享的关于交流电桥对电源的要求的资料4篇，希望对您有所帮助，就爱阅读感谢您的支持。
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。
铁磁材料居里温度测试实验
铁磁材料居里温度测试实验【实验目的】1．了解铁磁物质由铁磁性转变为顺磁性的微观机理。
2．利用交流电桥法测定铁磁材料样品的居里温度。
3．分析实验时加热速率和交流电桥输入信号频率对居里温度测试结果的影响。
【实验仪器】FD-FMCT-A铁磁材料居里温度测试实验仪，示波器检【实验原理】一、概述：磁性材料在电力、通讯、电子仪器、汽车、计算机和信息存储等领域有着十分广泛的应用，近年来已成为促进高新技术发展和当代文明进步不可替代的材料，因此在大学物理实验开设关于磁性材料的基本性质的研究显得尤为重要。
铁磁性物质的磁特性随温度的变化而改变，当温度上升至某一温度时，铁磁性材料就由铁磁状态转变为顺磁状态，即失掉铁磁性物质的特性而转变为顺磁性物质，这个温度称为居里温度，居里温度是表征磁性材料基本特性的物理量，它仅与材料的化学成分和晶体结构有关，几乎与晶粒的大小、取向以及应力分布等结构因素无关，因此又称它为结构不灵敏参数。
测定铁磁材料的居里温度不仅对磁材料、磁性器件的研究和研制，而且对工程技术的应用都具有十分重要的意义。
本实验仪根据铁磁物质磁矩随温度变化的特性，采用交流电桥法测量铁磁物质自发磁化消失时的温度，该方法具有系统结构简单，性能稳定可靠等优点，通过对软磁铁氧体材料居里温度的测量，加深对这一磁性材料基本特性的理解。
仪器配有自动采集系统，可以通过计算机自动扫描分析，二、实验原理1．铁磁质的磁化规律由于外加磁场的作用，物质中的状态发生变化，产生新的磁场的现象称为磁性，物质的磁性可分为反铁磁性（抗磁性）、顺磁性和铁磁性三种，一切可被磁化的物质叫做磁介质，在铁磁质中相邻电子之间存在着一种很强的”交换耦合“作用,在无外磁场的情况下，它们的自旋磁矩能在一个个微小区域内“自发地”整齐排列起来而形成自发磁化小区域，称为磁畴。
在未经磁化的铁磁质中，虽然每一磁畴内部都有确定的自发磁化方向，有很大的磁性，但大量磁畴的磁化方向各不相同因而整个铁磁质不显磁性。
6电容式传感器习题及解答
第6章电容式传感器一、单项选择题1、如将变面积型电容式传感器接成差动形式，则其灵敏度将（）。
A. 保持不变B.增大一倍C. 减小一倍D.增大两倍2、差动电容传感器采用脉冲调宽电路作测量电路时，其输出电压正比于（）。
A．C1-C2 B. C1-C2/C1+C2C. C1+C2/C1-C2D. ΔC1/C1+ΔC2/C23、当变隙式电容传感器的两极板极间的初始距离d0增加时，将引起传感器的（）A．灵敏度K0增加 B．灵敏度K0不变C．非线性误差增加 D．非线性误差减小4、当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的（）。
A．灵敏度会增加 B．灵敏度会减小C．非线性误差增加 D．非线性误差不变5、用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。
A．变间隙式 B．变面积式C．变介电常数式 D．空气介质变间隙式6、电容式传感器通常用来测量（）。
A．交流电流 B．电场强度 C．重量 D．位移7、电容式传感器可以测量（）。
A．压力 B．加速度 C．电场强度 D．交流电压8、电容式传感器等效电路不包括（）。
A. 串联电阻B. 谐振回路C. 并联损耗电阻D. 不等位电阻9、关于差动脉冲宽度调制电路的说确的是（）。
A. 适用于变极板距离和变介质型差动电容传感器B. 适用于变极板距离差动电容传感器且为线性特性C. 适用于变极板距离差动电容传感器且为非线性特性D. 适用于变面积型差动电容传感器且为线性特性10、下列不属于电容式传感器测量电路的是（）A．调频测量电路 B．运算放大器电路C．脉冲宽度调制电路 D．相敏检波电路11、在二极管双T型交流电桥中输出的电压U的大小与（）相关A．仅电源电压的幅值和频率B．电源电压幅值、频率及T型网络电容C1和C2大小C．仅T型网络电容C1和C2大小D．电源电压幅值和频率及T型网络电容C1大小12、电容式传感器做成差动结构后，灵敏度提高了（）倍A．1 B．2 C．3 D．0二、多项选择题1、极距变化型电容式传感器，其灵敏度与极距（）。
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。
第六章 信号调理电路 电桥
机械工程测试技术
湖北工业大学 机械工程学院 1 3 2 4
4
（2）交流电桥四个桥臂中有两对边桥臂，若1、3 桥臂为纯电阻，则φ1= φ3= 0，根据平衡条件对 相位的要求，其它两个对边桥臂必 须具有异性的电 抗，如一边为容抗，则另一边应为 感抗，这样才能 符合 φ2= -φ4 的要求。
R2 c Uo R3
直流电桥
Uo
R Ui 4 R0
R Ui 半桥、双臂输出： U o 2 R0
全桥、四臂输出：U o R U i R0 机械工程测试技术
湖北工业大学 温度补偿
选用型号和特性完全相同的两只应变片， 可以构成补偿块补偿电桥和工作片补偿电桥。
机械工程学院
如果相同的两应变片之一粘贴在被测试件上作为工作片，
湖北工业大学
机械工程学院
第六章 信号的调理 电桥
机械工程测试技术
湖北工业大学
机械工程学院
信号的调理 将待测信号通过放大、滤波等操作转 换成采集设备能够识别的标准信号。
机械工程测试技术
湖北工业大学 6.0 变换与调理的目的
便于信号的传输与处理。 1.传感器输出的电信号很微弱， 大多数不能直接输送到显示、 记录或分析仪器中去，需要进 一步放大，有的还要进行阻抗 变换。
湖北工业大学
R1+ΔR
机械工程学院
R1 ＋ΔR
R3
V
R4
平衡的条件： R1· R3=R2· R4 电桥的输出：
Uo R 2 R 4 - R 1R 3 Ui (R 1 R 2 )(R 3 R 4 )
R1＋ΔR
R2
ΔU
b
R2 I1 I2
R1 a R4 d Ui
3测量电桥
2. 温度补偿方法
1）补偿方法：补偿方法很多，经常用的 有两种，即应变片补偿法和桥路补偿 法。 • 应变片补偿法：使用温度补偿应变片 的合理组桥达到消除温度影响之目的 的方法。 • 桥路补偿法：利用电桥的加减特性， 通过不同的贴片和组桥方式消除温度 的影响——自补法
2）补偿原理
（1）应变片补偿法补偿原理 • 贴片：取两枚技术参数完全相同的应变片R1和Rk A）R1贴在被测试件的测量点上，使之承受外载荷P的 作用并与试件一起变形→工作片或测量片 B）Rk贴在与被测试件材料完全相同、温度也相同的另 一块不受外载荷作用的材料（成为补偿块）上→温 度补偿片 • 连线、组桥：R1和Rk组邻臂，测量时 R1： ， Rk：
传感器输出为cx交流电桥失去平衡uout则可按电桥输出电压的大小来测量被测物理量334交流电桥的电容影响在交流电桥测试中测量导线之间和应变片与试件之间均存在着分布电容这种分布电容的存在及其变化会严重影响电桥的平衡和输出导致输出信号失真输出信号uout中包含有电容项使测量结果有误差尽管相敏检波器截止了部分电容影响项但所有的信号均被放大器所放大可能造成非线性和灵敏度下降减小交流电桥的电容影响的措施测试过程中应避免导线间的互相移动而产生的电容变化34电桥特性一电桥的加减特性电桥输出表达式电桥输出r1电桥输出r1r2r电桥输出r1r3r电桥输出r1r2r3r4相邻两臂
结论： • 当K 一定时，电桥的输出电压与应变
片电阻变化或应变成正比，通过电桥 把电阻或应变的变化转换成为电压的 变化 直流电桥工作原理 • 全等臂电桥的输出灵敏度最高，而非 线性误差最小，因此传感器的实际测 量中多采用全等臂电桥 • 直流电桥还可以功率（电流）形式输 出
3.3 交流电桥
3.3.1 交流电桥的特点及其桥路 一、特点 • 电桥线路与直流电桥相同 • 供桥电压为高频率的交流电——载波频率， 达数千赫兹 • 可测频率高的试件 • 应变仪用交流放大器：无零点漂移，仪器 稳定，使测量精度高；应变仪小，经济； 存在分布电容 • 桥路输出信号以电压为表征（Rg＞＞R）
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。
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。
检测与传感第三章(3)
全桥差动
Uo E KU E R1 R1
有非线性误差
无非线性误差；电桥 电压灵敏度是单臂工 作时的两倍；
无非线性误差；电 压灵敏度为单臂工 作时的4倍；
3.4.2 交流电桥 实际中，交流电桥的应用也非常广泛。
图 交 流 电 桥 一 般 形 式
U为交流电压源， 由于供桥电源为交流电源，引线分布电容使得 二桥臂应变片呈现复阻抗特性，即相当于并联一个电容。
应变式数显扭矩扳手
第三章 习题
3-1 什么是应变效应？什么是压阻效应？利用应变效应和压阻效应解 释金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理。
答：金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生 变化的现象叫金属材料的应变效应；半导体材料在受到应力作用后， 其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。 d
R1 R1 0.2 120 0.17%
(2) 若将电阻应变片置于单臂测量桥路中，则
U0 E R1 3 0.0017 1.25mV 4 R1 4
R1 2 R1 非线性误差： l 0.085% R1 1 2 R1 （3）若要减小非线性误差，可采用半桥或全桥差动电路。 半桥差动电路的输出电压是单臂测量的两倍2.5mV，非线性误 差为0； 全桥差动电路的输出电压是单臂测量的四倍5mV ，非线性误 差也为0。
检测与传感技术
上节内容复习
3. 应变式传感器
1. 弹性敏感元件的基本特性 刚度（C） & 灵敏度（S） 2. 应变片的特性 （1）应变片电阻值 （3）横向效应 （2）应变片的灵敏系数K （4）绝缘电阻和最大工作电流 电阻温度系数的影响 试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响
Rt R R R0 R0 0 t K 0 ( g s ) t [ 0 K 0 ( g s )]t
交流电桥的原理和应用D
交流电桥的原理和应用1. 交流电桥的定义交流电桥是一种用于测量电阻、电容和电感的仪器。
它利用电桥平衡原理，通过比较各种电阻、电容、电感元件的阻抗来确定其数值。
2. 交流电桥的原理交流电桥主要基于基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律，利用物理原理来测量电阻、电容和电感的数值。
交流电桥由四个电阻、电容或电感元件组成。
其中，两个相邻的元件分别为待测元件和标准元件。
交流电源通过两个对角线相连的元件产生电流，通过另外两个相连的元件产生电压。
通过调节待测元件和标准元件的数值，使电桥达到平衡状态，即两个对角线之间的电压差为零。
此时，待测元件的数值可以通过计算得出。
交流电桥的平衡条件可用下面的公式表示：R1 / R2 = R3 / R4其中，R1和R2是相邻元件的电阻、电容或电感值，R3和R4是相邻元件的电压和电流的比。
3. 交流电桥的应用3.1 电阻测量交流电桥可以用于测量电阻的数值。
通过调节待测电阻与标准电阻的比例关系，使电桥达到平衡状态，可以测量出待测电阻的准确数值。
3.2 电容测量交流电桥可用于测量电容的数值。
通过调节待测电容与标准电容的比例关系，使电桥平衡，可以测得待测电容的准确数值。
3.3 电感测量交流电桥可以用于测量电感的数值。
通过调节待测电感与标准电感的比例关系，使电桥平衡，可以测得待测电感的准确数值。
3.4 其他应用交流电桥还可用于测量电阻、电容、电感的频率特性，以及测量复杂电路中的参数等。
4. 交流电桥的优点和不足4.1 优点•精确度高：交流电桥采用平衡条件来测量电阻、电容和电感的数值，具有较高的测量精度。
•灵活性强：交流电桥可以根据需要使用不同的元件组合进行测量，提供了较大的应用灵活性。
•适用范围广：交流电桥适用于测量多种元件的数值，如电阻、电容和电感等。
4.2 不足•需要调节：交流电桥需要通过调节待测元件和标准元件的数值来使电桥达到平衡状态，相对于一些自动测量仪器，操作较为复杂。
•不能测量非线性元件：交流电桥主要适用于测量线性元件的数值，对于非线性元件的测量能力较弱。
电桥使用指南(3篇)
第1篇一、前言电桥是一种常用的测量仪器，主要用于测量电阻、电容、电感等电学量。
电桥的原理是利用电路的平衡条件，通过调节电桥中的元件，使电桥达到平衡状态，从而实现被测电量的测量。
本文将详细介绍电桥的使用方法、注意事项及维护保养，以帮助用户正确、安全地使用电桥。
二、电桥的种类1. 指针式电桥：通过指针指示测量结果，结构简单，操作方便，但精度较低。
2. 数字电桥：采用数字显示，精度高，功能丰富，但价格相对较高。
3. 自动电桥：自动完成测量过程，无需人工干预，适用于批量测量。
4. 智能电桥：集成了多种测量功能，可进行电阻、电容、电感、频率等测量，具有较高智能化水平。
三、电桥的使用方法1. 指针式电桥使用方法：（1）打开电桥电源，预热10-15分钟。
（2）根据被测电量的种类，选择合适的电桥电路。
（3）将待测元件接入电桥电路中，注意正负极性。
（4）调整电桥中的标准电阻，使电桥达到平衡状态。
（5）读取指针指示的测量结果。
2. 数字电桥使用方法：（1）打开电桥电源，预热10-15分钟。
（2）根据被测电量的种类，选择合适的电桥电路。
（3）将待测元件接入电桥电路中，注意正负极性。
（4）根据电桥说明书，设置测量参数。
（5）按下测量按钮，读取数字显示的测量结果。
3. 自动电桥使用方法：（1）打开电桥电源，预热10-15分钟。
（2）将待测元件接入电桥电路中，注意正负极性。
（3）按下测量按钮，电桥自动完成测量过程。
（4）读取数字显示的测量结果。
4. 智能电桥使用方法：（1）打开电桥电源，预热10-15分钟。
（2）根据被测电量的种类，选择合适的电桥电路。
（3）将待测元件接入电桥电路中，注意正负极性。
（4）根据电桥说明书，设置测量参数。
（5）按下测量按钮，智能电桥自动完成测量过程。
（6）读取数字显示的测量结果。
四、电桥使用注意事项1. 确保电桥处于良好状态，如有损坏，请及时更换。
2. 使用电桥时，请遵守操作规程，防止误操作。
3. 电桥使用过程中，注意保持环境清洁，避免灰尘和水分进入电桥内部。
中职电子测量技术教案：电桥(全3课时)
中等专业学校2020-2021-1教案编号：教学内容图中a-c、c-b、b-d、和a-d四条路称为电桥的四个桥臂，在电桥对角线c-d上接入指零仪表G(一般采用检流计)，在另一对角线上接入直流电源。
工作原理：当电桥工作时，适当选择几个桥臂的电阻，总可以使c和d点电位都相等，这时电桥达到平衡，即Vc=Vd 那么，此时指零仪表G中无电流通过，其指示为零。
由于c、d两点的电位相等，所以有Uac=Uad，Ucb=Udb即R1I1= R4I4，R2I2= R3I3两式相除得R1I1/ R2I2= R4I4/ R3I3又因电桥平衡时，IG=0，所以I1=I2，I3=I4故得R1/R2=R4/R3或R1R3=R2R4上两式是电桥的平衡的条件。
根据这一条件，如果把被测电阻Rx接于a-c桥臂上，而其余三个桥臂接标准电阻或可调标准电阻，则有Rx=R2R4/R3即通过电桥，可以把被测电阻Rx与标准电阻进行比较,教学环节教学活动内容及组织过程个案补充教学内容直流电桥的桥臂结构，除了上述电阻箱式的结构外，有的电还采用线式结，其基本原理是相同的。
课终小结布置作业板书设计6.2 电桥（1）一、直流电桥1.直流电桥的分类直流单臂电桥和直流双臂电桥。
（1）直流单臂电桥工作原理线路结构举例教后札记中等专业学校2020-2021-1教案编号：教学内容由于小电阻本身的阻值很小，测量时连接线电阻及接电阻对测量的影响较大，如果使用单电桥，其测量结果的误差将达到不能容许的程度，因此，测量小电时，必设法消或小连接线电阻和接触电阻对测量结果的影响，直流双电桥就是从这一点出发而设计制造的。
工作原理：直流双臂电桥的原理电路如图6-17所示。
线路结构举例：图6-18所示是Q103型直流双臂电桥的原理电路，其面板结构如图6-19所示。
中等专业学校2023-2024-1教案编号：教学环节教学活动内容及组织过程个案补充教学内容讲授新课一、交流电桥的原理交流电桥的原理电路如图6-20所示。
第3章应变片4交流电桥详解
或
R2 R3 R1R4
R2C2 R1C1
C1 R1 R2
C2
U o
R3 R4
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
U
～
B R1 A R3 R5 D R4 R2 C R1
B R2 R5 R6 D C R4
U o
A R3
U o
图 3 12 交 流 电 桥 平 衡 调 节
-
～U
(a ) B C1 R1 A R3 C3 R2 C4 R4 C C2 R1
要满足电桥平衡条件，
即Uo=0， 则有 Z1Z4=Z2Z3
取Z1=Z2=Z3=Z4
R1 R2 R4 R3 1 j R1C1 1 j R2C2
整理得
R3 R4 j R3C1 j R4C2 R1 R2
交流电桥的平衡条件为
R2 R4 R1 R3
R2 C1 R1 C2
～U
B R1 A R3 C R R4 R2 C
U o
～
U
当被测应力变化引起 Z1=Z10+ΔZ , Z2=Z20—ΔZ 变化时（且Z10=Z20=Z0）， 则电桥输出为
Z0 Z 1 1 Z Uo U U 2 Z 2 2 Z 0 0
1 Z Uo U 2 Z0
3.4.2 交流电桥 直流电桥输出电压很小， 需加放大器，
而直流放大器易于产生零漂，
因此应变电桥多采用交流电桥。 半桥差动交流电桥的一般形式
Z1
Z2
U o
Z3 Z4
U
～
供桥电源为交流电源，引线分布电
容使得二桥臂应变片呈现复阻抗特性，
即相当于两只应变片各并联了一个 电容。
6电容式传感器习题与解答
第6章电容式传感器一、单项选择题1、如将变面积型电容式传感器接成差动形式，则其灵敏度将（）。
A. 保持不变B.增大一倍C. 减小一倍D.增大两倍2、差动电容传感器采用脉冲调宽电路作测量电路时，其输出电压正比于（）。
A．C1-C2 B. C1-C2/C1+C2C. C1+C2/C1-C2D. ΔC1/C1+ΔC2/C23、当变隙式电容传感器的两极板极间的初始距离d0增加时，将引起传感器的（）A．灵敏度K0增加 B．灵敏度K0不变C．非线性误差增加 D．非线性误差减小4、当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的（）。
A．灵敏度会增加 B．灵敏度会减小C．非线性误差增加 D．非线性误差不变5、用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。
A．变间隙式 B．变面积式C．变介电常数式 D．空气介质变间隙式6、电容式传感器通常用来测量（）。
A．交流电流 B．电场强度 C．重量 D．位移7、电容式传感器可以测量（）。
A．压力 B．加速度 C．电场强度 D．交流电压8、电容式传感器等效电路不包括（）。
A. 串联电阻B. 谐振回路C. 并联损耗电阻D. 不等位电阻9、关于差动脉冲宽度调制电路的说法正确的是（）。
A. 适用于变极板距离和变介质型差动电容传感器B. 适用于变极板距离差动电容传感器且为线性特性C. 适用于变极板距离差动电容传感器且为非线性特性D. 适用于变面积型差动电容传感器且为线性特性10、下列不属于电容式传感器测量电路的是（）A．调频测量电路 B．运算放大器电路C．脉冲宽度调制电路 D．相敏检波电路11、在二极管双T型交流电桥中输出的电压U的大小与（）相关A．仅电源电压的幅值和频率B．电源电压幅值、频率及T型网络电容C1和C2大小C．仅T型网络电容C1和C2大小D．电源电压幅值和频率及T型网络电容C1大小12、电容式传感器做成差动结构后，灵敏度提高了（）倍A．1 B．2 C．3 D．0二、多项选择题1、极距变化型电容式传感器，其灵敏度与极距（）。
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实验名称 ：交流电桥 得分：87 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.
200欧姆以上是为了保证电学器件不被损坏
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
收敛性讨论
先调节电阻,使声音最小.再调节电感或电容.再使声音最小.达到预期要求.所以看出调节是收敛的.
思考题(网上文档中的思考题)
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 43214
321 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.
思考题(书上的)
1利用图2.2.4-7，2.2.4-8求出LX,RX 的有关公式。
此电路在调节平衡时是否方便？为什么？（网上没有找到对应图片，就没有贴出电路图了） 答:图2.2.4-7
1122334X X X S
Z R Z R Z R R i L Z R i L &&&
&
由U 4321
Z Z Z Z
12311232()()()S X X S X X
R R i L R R R i L R R iR L R R R iR L 有
12312()
X S
X R R R R R R L R L
得到
13212X
S
X R R R R R R L L R
可见，调节平衡比较方便。
因为调节平衡时，可以先固定R1,R2.调节Ls ，使声音最小，再调节R3市声音最小。
也就是，调节是收敛的。
所以调节方便。
而且在调节过程中，R3只与变量有关RX ，LS 只与LX 有关，所以也说明调节容易。
图2.2.4-8
1
12233
41X X
Z R i C
Z R Z R
Z R i L &
&&&
43
2
1Z Z Z Z
1231
1
()()X X R R i L R R i C
化简
112311
()i()X X X X L R
R R R L R R C C
1231
110X X X X L R R R R C R R L C
解得
22112322211123
2221111X X C R R R R C R C R R L C R
调节平衡时不方便。
在调节过程中，先固定R2R3。
调节C1,R1.但是C1,R1的值与LX RX 均有关。
所以调节不收敛。
所以调节平衡不方便。
3Q 值的物理意义
答：Q 值代表电路储存能量与损失能量之比。
交流电路中，电路的Q 小，储存能量少，损耗能量多，品质低。
电路的Q 大，储存能量多，损耗能量少，品质高。
姓名 朱业俊 学号 PB07013077。