非平衡电桥实验报告.pdf

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实验目的:
;
;
.
实验原理:

如图1所示,在惠斯顿电桥中:为稳压电源,和为固定电阻,为可变电阻,为电
阻型传感器,,电桥处于平衡状态,此时有
(1)
当时,电桥处于不平衡状态,则有
在一定条件下,(1)式可见,此时电桥的平衡状态与电源无关;
当外界条件改变时,传感器的阻值会有相应的变化,这时电桥平衡被破坏,桥路两端的
电压也随之而变,由
于桥路的输出电压能反映出桥臂电阻的微小变化,因此通过测量输出电压即可以检测外
,这样的测量方法为非电量
电测法.

如采用电阻式传感器作为被测对象,传感元件的引出线有以下几种方式:二线制、三线制和
(图1),虽然导线电阻会给测量带来影响,但在测量精度要求不
高、测量仪器与被测传感元件距离较近时,,
那末引线的电阻及其变化也就不能忽视,例如对于Pt100铂电阻,若导线电阻为1Ω,将会
℃,通常的办法是采用三线联接法加
以处理,.
在三线制接线电路中,传感元件的一端与一根导线相接,
在与电桥配合时,与传感元件相接的三根导线粗细要相,同长度要相等,阻值要一致(图中
r1,r2,r3即为引线电阻).其中一根引线与测量仪表连接,由于测量仪表的内阻很大,可
,这样引线电阻对
测量就不会造成影响.
数据处理
原始数据:
铂电阻热敏电阻


















铂电阻
50U-t图像
U-t拟合
45姓名:马学喆
班级:F0603028
学号:5060309041
40
V
m35
U/
30
25
20
405060708090100
T/℃
LinearRegression:
Y=A+B*X
ParameterValueError
------------------------------------------------------------


------------------------------------------------------------
RSDNP
------------------------------------------------------------
<
------------------------------------------------------------
1/T-Ln(R)图像

1/T-Ln(R)拟合
姓名:马学喆
班级:F0603028

学号:5060309041

R)
n(




1/T
LinearRegression:
Y=A+B*X
ParameterValueError
------------------------------------------------------------


------------------------------------------------------------
RSDNP
------------------------------------------------------------
<
------------------------------------------------------------
与上面计算结果相同
热敏电阻
105
100UT图像
姓名:马学喆
95班级:F0603028
90学号:5060309041
85
80
V
m75
U/70
65
60
55
50
45
2030405060708090100110
T/℃
1/T-Ln(R)图像

1/T-Ln(R)拟合
姓名:马学喆
班级:F0603028

学号:5060309041

R)
n(




1/T
LinearRegressio:
Y=A+B*X
ParameterValueError
------------------------------------------------------------
A-

------------------------------------------------------------
RSDNP
------------------------------------------------------------
<
------------------------------------------------------------
对于热敏电阻,有
两边取对数,得
则由热敏电阻lnR~1/T图像可知
思考与讨论
误差分析
数据记录与处理上:
,因此,作的泰勒展开,发现展开到第三项
时误差在要求范围内,故消去,在展开得到的系数,与标准吻合比较精确。
,并不是在,而是在的时候纪录的数值;在时,
的数值也不是精确在或上。这两点再加上实验仪器的耗损,使得数据误差
比较大。
注意事项
,、整齐;
;
.
思考题:
?什么是非平衡电桥?
答:惠斯顿电桥中,当,时,为平衡电桥;当,
时,电桥称为非平衡电桥。
?事先计算出误差,你采取
什么措施?
答:引线电阻、引线之间的接触电阻、温度上升时的不稳定性和测量的不准确性。应保
证引线接触牢固整齐,可用电阻相同的三根导线采用三线制接法,并使导线尽量少。
,三线制接法为何能少实验误差?减
答:原理图见实验原理部分。
三线制接法中,,,所以有
而二线制接法中,,所以
由以上两式得,三线制接法比二线制接法引入的误差小。
?为什么?
答:不需要。因为万用表内阻很大,通过的电流几乎为0,所以不需考虑。
,你主要考虑的因素是什么?为什么?
答:主要考虑精度。铂电阻阻值较小,所以设计为三线制接法,而热敏电阻本身阻值比
较大,可以忽略二线制带来的误差,所以用二线制接法。
,你认为实验结果达到了你所设计的要求了吗?
答:从结果来讲,我们的数据是比较理想的,计算结果与理论值吻合得比较好,可以说
基本达到了设计要求。