非平衡电桥测电阻毕业论文

非平衡电桥的原理和应用 电桥可分为平衡平桥和非平衡电桥，非平衡电桥也称不平衡电桥或微差电桥。以往在教学中往往只做平衡电桥实验。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。 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、实验内容 1、用非平衡电桥测量热敏电阻的温度特性 2、用热敏电阻为传感器结合非平衡电桥设计测量范围为10~70℃的数显温度计 三、实验仪器及配件 1、非平衡电桥（DHQJ-1、DHQJ-2、DHQJ-3型任选一种） 2、DHT-1型多功能恒温实验仪 3、10KΩ热敏电阻 四、实验原理 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。 （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=RX0，R2=R3，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 R1=R2 RX0=R3 但R1≠R3 4、比例电桥 这时桥臂电阻成一定的比例关系，即R1=KR2，R3=KR0或R1=KR3，R2=KRX0，K为比例系数。实际上这是一般形式的非平衡电桥。 （二）非平衡电桥的输出 非平衡电桥的输出有两种情况：一种是输出端开路或负载电阻很大近似于开路，如后接高内阻数字电压表或高输入阻抗运放等情况，这时称为电压输出，实际使用中大多采用这种方式；另一种是输出端接有一定阻值的负载电阻，这时称为功率输出，简称功率电桥。 下面我们分析一下电压输出时的输出电压与被测电阻的变化关系，功率电桥的输出可参见附录。 根据戴维南定理，图一所示的桥路可等效为图二（a）所示的二端口网络。 图 二（a） 图 二（b） 其中U0C为输出端开路的输出电压。Ri为输出阻抗，等效图见图二（b），可见 （1） 其中 电压输出的情况下RL→∞，所以有 （2） 令Rx=RX0+ΔR，Rx为被测电阻，RX0为其初始值，ΔR为电阻变化量。 通过整理，(1)、(2)式分别变为 （3） （4） 这是作为一般形式非平衡电桥的输出与被测电阻的函数关系。 特殊地，对于等臂电桥和卧式电桥(4)式简化为 （5） 立式电桥和比例电桥的输出与(4)式相同。 被测电阻的ΔR<< RX0时，(4)式可简化为 （6） (5)式可进一步简化为 (7) 这时U0与△R成线性关系 (三) 用非平衡电桥测量电阻的方法 1、将被测电阻（传感器）接入非平衡电桥，并进行初始平衡，这时电桥输出为0。改变被测的非电量，则被测电阻也变化。这时电桥也相应的电压U0输出。测出这个电压后，可根据(4)式或(5)式计算得到ΔR。对于ΔR

受热敏电阻特性影响不能测量过高的温度，测量时热敏电阻必须要和被测物体接触良好，否则会有误差。

当分析和计算电桥线路时，必然会遇到电桥脱离平衡状态的情况，即电桥处在不平衡的状态。测量实践中，有时并非是利用电桥的平衡状态，而是根据电桥电路指示仪表非零的指示值来确定测量结果。

依据电桥平衡条件进行测量的电桥，它的操作繁琐、测量时间长，平时所说的电桥通常是指平衡电桥。不平衡电桥是通过直接测量电桥非平衡状态下流经指示器的电流或两端电压大小来测量集总参数元件的，它的操作简便、测量时间短、易实现数字化测量。

扩展资料：

电桥按供电电压的方式分，有直流电桥和交流电桥两种。直流电桥只适合于电阻传感元件的电阻-电压变换。

有些被测量如压力、位移等，它们不仅有变化的数值大小，而且有变化的方向，要求电桥输出的电压量要有对应的大小和极性。

直流电桥电路则能容易实现，而交流电桥输出的为交变电压，只有对应的电压值大小量，无法判别方向。若想实现判别方向，在交流电桥的后面还需加一相敏检波电路，这就使电路复杂化。

参考资料来源：百度百科——不平衡电桥

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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。非平衡电桥的原理: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g U 。如果使1R 、2R 和3R 保持不变，那么x R 变化时g U 也会发生变化。根据x R 与g U 的函数关系，通过检测桥路的非平衡电压g U ，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。当桥臂电阻取不同的值时，电桥可以分为三类：（1）等臂电桥：R R R R R x ====321（2）输出对称电桥，也称卧式电桥：R R R x ==1，R R R '==32，且R R '≠。 （3）电源对称电桥，也称立式电桥：R R R x ==3，R R R '==21，且R R '≠。 当负载电阻∞→g R ，即电桥输出处于开路状态时，0=g I ，仅有电压输出并用0U 表示，若后面接数字电压或高输入阻抗放大器时即属于此种情况。