非平衡电桥.doc

非平衡电桥


(1)FQJ-Ⅱ型教学用非平衡直流电桥,
(3)MF51型半导体热敏电阻()
(4)控温用的温度传感器,
(5)连接线

之间为一负载电阻Rg,只要测量出电桥的输出Vg、Ig,不但可得到RX值,还可求得输出功率。

(1)等臂电桥:R1 = R2 = R3 = R4。
(2)输出对称电桥,也称为卧式电桥:
//R1=R4 = R,R2 = R3 = R,且R1 ≠ R2。
→∞,即电桥输出处于开路状态(后面接数字电压表或高输入阻抗放大器即属此种情况)时,Ig = 0,仅有电压输出,用V0表示。根据分压原理,ABC半桥的电压降为E,通过R1、R4两臂的电流为:
I1?I4?
则R4上之电压降为 E R1?R4
VBC?
上的电压降为 R4E 同理R3R1?R4
R3E R2?R3
输出电压V0为VBC与VDC之差
R3R2R4?R1R3R4V0?VBC?VDC?E?E?E R1?R4R2?R3(R1?R4)(R2?R3)
当满足条件
RRR1R3 = R2R4,1?4 R2R3
时,电桥输出V0 = 0,即电桥处于平衡状态,式(21-6
)就称为电桥的平衡条件。为了测量VDC?
的准确性,在测量的起始点,电桥必须调至平衡,称为预调平衡。这样可使输出只与某一臂...........................的电阻变化有关。.......
若R1、R2、R3固定,R4为待测电阻,R4 = RX,则当R4→R4+△R时,因电桥不平衡而产生的电压输出为:
R2R4?R2?R4?R1R3E (R1?R4)(R2?R3)??R(R2?R3)
其中,当电阻增量△R较小时,即满足△R << Ri (i = 1,2,3,4) 时,式(21-7)分母中的含V0?△R项可略去,公式可以简化为
R2?R4E (R1?R4)(R2?R3)
在相当多的情况,△R << Ri条件不能成立,尤其是非线性电阻,其变化率往往相当大V0?(例如MF51型热敏电阻的测量),此时电桥不平衡而产生的电压输出需按式(21-7)计算;而对另一些情况(例如铜电阻
电阻—温度特性R(t)的测量),△R << Ri条件成立,此时电桥不平衡而产生的电压输出可近似按简化式(21-8)计算。各种电桥的输出电压公式为:
(1)等臂电桥R1 = R 2= R3 = R4:
R?RE?R1E?R V0?E???,简化式??1?R4R4R4R2?2R?R1??2R
//(2)卧式电桥R1 = R4 = R,R2 = R3 = R,且R≠R,则
R??RE?R1E?R V0??E???,简化式??1?R4RR??2R??R4R4R1??2R//(3)立式电桥R1 = R2 = R,R3 = R4 = R,且R≠R,则
V0?R??RRR??R?E?E??(R?R?)2?(R?R?)?R(R?R?)2R11?1?R?2R?R?,
RR??R ?2?R(R?R)
可见,当电阻变化很小(△R << R输出均与Δ/ R成线性比例关