直流电桥电路及其应用.ppt

《直流电桥电路及其应用.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《直流电桥电路及其应用.ppt（28页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、实验六实验六 直流电桥电路及其应用直流电桥电路及其应用一、实验目的：一、实验目的：1、掌握应用平衡电桥测电阻的原理和方法。、掌握应用平衡电桥测电阻的原理和方法。2、掌掌握握应应用用非非平平衡衡电电桥桥测测量量非非电电量量的的基基本本原理和方法。原理和方法。二、实验仪器：二、实验仪器：DHQJ3型型非非平平衡衡电电桥桥、DHW型型温温度度传传感感实实验验装置、数字式万用表、待测电阻。装置、数字式万用表、待测电阻。三、实验原理：三、实验原理：应应用用电电桥桥电电路路测测量量电电阻阻的的阻阻值值，是是精精确确测测量量电电阻的常用方法。阻的常用方法。随随着着测测量量技技术术的的发发展展，电电桥桥电电路

2、路也也被被广广泛泛应应用用于非电量的测量。于非电量的测量。将将电电阻阻型型传传感感器器接接入入平平衡衡电电桥桥电电路路，当当外外界界某某物物理理量量（如如温温度度、压压力力、形形变变等等）使使传传感感器器中中的的电电阻阻发发生生微微小小变变化化时时，可可通通过过桥桥路路的的非非平平衡衡电电压压反反映映出出来来，因因此此，通通过过测测量量非非平平衡衡电电压压，就就可可以以检测出外界物理量的变化。检测出外界物理量的变化。1、惠斯顿电桥（二端电桥）测量电阻的阻值、惠斯顿电桥（二端电桥）测量电阻的阻值 电阻电阻R1、R2、R3、Rx称为桥臂称为桥臂 C、D之之间间连连接接监监测测仪仪表表，可可选选用用

3、检检流流计计、毫毫伏表等，称为伏表等，称为“桥桥”电电桥桥平平衡衡时时，通通过过桥桥支支路路的的电电流流为为零零，或或桥桥支路两端的电压值为零，支路两端的电压值为零，3、非平衡电桥的应用、非平衡电桥的应用 (以应用非平衡电桥测量温度为例以应用非平衡电桥测量温度为例)设设热热敏敏电电阻阻Rt 在在某某一一起起始始温温度度t0时时的的电电阻阻值值为为Rt0。适适当当选选取取R1、R2、R3，与与Rt0 构构成成平平衡衡电电桥桥，桥支路的输出电压为零。桥支路的输出电压为零。如如外外界界的的温温度度变变化化引引起起热热敏敏电电阻阻的的阻阻值值发发生生变变化化时时，桥桥支路的输出电压不为零。支路的输出电

4、压不为零。若若测测量量出出一一系系列列输输出出电电压压随随温温度度变变化化的的函函数数关关系系，就就可可以以根根据据非非平平衡衡电电桥桥的的输输出出电电压压的值，测量出相应的温度值。的值，测量出相应的温度值。测温环境测温环境平衡电桥可采用下列四种桥路形式之一：平衡电桥可采用下列四种桥路形式之一：（1）等臂电桥：）等臂电桥：R1=R2=R3=Rt0（2）卧式电桥：）卧式电桥：R1=R3，R2=Rt0，R1 R2（3）立式电桥：）立式电桥：R1=R2，R3=Rt0，R1 R3（4）比例电桥：）比例电桥：R1=KR3，R2=KRt0 R1 R2，(K为倍率为倍率)特特点点：等等臂臂电电桥桥和和卧卧式

5、式电电桥桥的的测测量量范范围围较较小小，但但有有较较高高的的灵灵敏敏度度；立立式式电电桥桥的的测测量量范范围围较较大大，但但灵灵敏敏度度比比前前两两个个电电桥桥要要低低；比比例例电电桥桥可可以以灵灵活活地地选选用用桥桥臂臂电电阻阻，且且测测量量范范围围大大，线线性性较较好好，所所以以在在实实际使用中较为广泛。际使用中较为广泛。仪器面板图仪器面板图R1电阻调节盘电阻调节盘R2电阻调节盘电阻调节盘R3电阻调节盘电阻调节盘内部电原理图（不含交流部分、双桥部分）内部电原理图（不含交流部分、双桥部分）四、实验内容、步骤和要求：四、实验内容、步骤和要求：（一）使用前的准备（一）使用前的准备 1、用用随随仪

6、仪器器配配备备的的电电源源线线将将电电桥桥连连至至220V交交流流电电源源，打打开开电电源源开开关关，数数字字式式毫毫伏伏表表数数码码管管亮亮，表示已接通电源。表示已接通电源。2、选选择择仪仪器器本本身身的的数数字字毫毫伏伏表表作作电电压压显显示示，将电桥输出转换开关按下将电桥输出转换开关按下“内接内接”。（二）用直流电桥测量电阻的阻值（二）用直流电桥测量电阻的阻值单桥法单桥法 1、用用数数字字式式万万用用表表粗粗测测待待测测电电阻阻的的阻阻值值。根根据据测测待待电电阻阻Rx阻阻值值的的大大小小，选选择择合合适适的的电电桥桥工工作作电电压压。2、选选择择单单桥桥（二二端端电电桥桥）进进行行测测

7、量量。将将端端钮钮1、2、3用用短短导导线线连连接接，端端钮钮8、9也也用用短短导导线线连连接接，被被测电阻测电阻Rx接至接至7、8两两接线端钮。接线端钮。3、根根据据待待测测电电阻阻Rx的的大大小小，选选择择合合适适的的R1、R2、R3值。值。为为方方便便操操作作及及计计算算，可可选选100、1k、10k等整数值等整数值。R1、R2、R3电电阻阻的的步步进进值值均均为为1，R3的的阻阻值值可可为为几几千欧姆。千欧姆。R3可选择接近于：可选择接近于：Rx的的数数量量级级约约为为几几“k”，选选择择R1=R2，K=R1/R2=1；Rx的数量级约为几百、几十，选择的数量级约为几百、几十，选择K=1

8、0或或100；Rx的的数数量量级级约约为为几几十十“k”、几几百百“k”，选选择择K=0.1或或0.001。=KRx 4、先先后后按按下下G、B按按钮钮，调调节节R3电电阻阻，直直至至数字毫伏表指示为零，这时表示电桥已经平衡。数字毫伏表指示为零，这时表示电桥已经平衡。如如果果灵灵敏敏度度太太低低，可可适适当当调调高高工工作作电电源源的的电电压。压。注注意意：如如预预先先未未知知Rx的的大大小小，按按下下G、B按按钮钮时时应应迅迅速速观观察察数数字字毫毫伏伏表表的的示示数数，如如较较大大，应应立立即即松松开开G、B，适适当当调调节节电电阻阻R3，直直到到数数字字毫毫伏伏表表示数为零。示数为零。5

9、、计算被测电阻值。、计算被测电阻值。DHW1型温度传感实验装置型温度传感实验装置 加热装置加热装置 （三三）用用非非平平衡衡电电桥桥法法测测量量温温度度、铜铜电电阻阻、电电压输出间的关系压输出间的关系 1、准备工作：、准备工作：（1）根根据据铜铜电电阻阻阻阻值值的的大大小小（室室温温下下约约55），选选择择合合适适的的电电桥桥工工作作电电压压（3V）。将将控控制制仪仪的的“铜铜电阻电阻”接线柱与非平衡电桥的测量端相接。接线柱与非平衡电桥的测量端相接。（2）按按照照温温控控仪仪面面板板各各插插座座的的功功能能用用实实验验连连线线与与加加热热装装置置的的相相关关插插座座连连接接好好，将将温温控控仪

10、仪面面板板上上的加热电流开关关闭。的加热电流开关关闭。加热装置上盖盖严，以免影响控温效果。加热装置上盖盖严，以免影响控温效果。（3）将将专专用用电电源源线线插插入入电电源源插插座座，打打开开温温控控仪仪后后面面板板上上的的电电源源开开关关，前前面面板板的的显显示示屏屏上上“测测量量值值”应显示当时的环境温度（室温）。应显示当时的环境温度（室温）。2、用平衡电桥测量热电阻的阻值与温度的关系、用平衡电桥测量热电阻的阻值与温度的关系 A、测测量量室室温温时时铜铜电电阻阻的的电电阻阻值值。选选择择比比例例电电桥桥，取取R110R2（1000）,在在室室温温下下调调节节R3，使使毫毫伏伏表表示示数数为为

11、零零，此此时时，Rt00.1R3，记记下下室室温温t0 和和Rt0。B、设设定定加加热热温温度度。利利用用设设定定键键S和和加加、减减数数键键（、）设设定定加加热热的的最最高高温温度度（如如70）。然然后后打开加热电流开关，使铜电阻加热。加热电流打开加热电流开关，使铜电阻加热。加热电流1A。C、测测量量电电阻阻值值Rt与与温温度度t的的关关系系。调调节节R3增增加加10(R3可可去去掉掉尾尾数数取取整整10的的值值)，观观察察毫毫伏伏表表示示数数的的变变化化，当当示示数数为为零零时时，PV屏屏显显示示的的温温度度值值即即为为此此时时铜铜电电阻阻的的温温度度t。记记下下此此时时铜铜电电阻阻的的温

12、温度度t与电阻值与电阻值Rt（0.1 R3）。D、以以后后依依次次使使R3增增大大10。记记录录每每次次R3改改变变时相应的温度与电阻值。要求测量时相应的温度与电阻值。要求测量10个数据。个数据。3、测量非平衡电桥输出电压与热电阻温度的关系、测量非平衡电桥输出电压与热电阻温度的关系 （接前一实验）（接前一实验）（1）关关闭闭加加热热电电流流开开关关，使使加加热热装装置置内内的的温温度下降（可将支撑杆向上抬升，加快降温）。度下降（可将支撑杆向上抬升，加快降温）。（2）选选择择比比例例电电桥桥，设设置置电电阻阻R1=10R2，R3=10Rt0，测量过程中保持不变。测量过程中保持不变。（3）从从温温

13、控控仪仪PV屏屏显显示示最最高高温温度度开开始始，记记录录降降温温过过程程中中一一系系列列温温度度值值t（温温度度值值可可取取整整数数）及及与与之之相相应应的的非非平平衡衡电电桥桥输输出出电电压压Uo的的数数值值，每每隔隔5记录一组数据，至室温附近。记录一组数据，至室温附近。4、实验结束、实验结束 实实验验完完毕毕后后，将将温温度度设设置置为为000.0，同同时时将将面面板板上上的的加加热热电电流流开开关关断断开开，打打开开风风扇扇，使使加加热热装装置置内内的的温温度度快快速速下下降降至至室室温温。然然后后关关闭闭电电源源，拔拔下电源插座。下电源插座。R3/平均平均值值Rx/五、测量数据记录五

14、、测量数据记录表表61 电阻的测量（电阻的测量（端电桥）端电桥）粗测电阻粗测电阻Rx=，R1=，R2=，温度温度(室温室温)t0=二二表表62 用用平平衡衡电电桥桥测测量量铜铜电电阻阻的的阻阻值值与与温温度度的的关系关系桥路形式：桥路形式：R1=，R2=，t0=t/R3/R铜铜/比例电桥比例电桥t/Uo/mV表表63 用用非非平平衡衡电电桥桥测测量量电电桥桥输输出出电电压压与与温温度度的的关系关系桥路形式：桥路形式：R1=，R2=，R3=，Rt0=，t0=比例电桥比例电桥六、注意事项六、注意事项 1、除除设设置置加加热热温温度度外外，不不得得改改动动温温控控器器内内部部任何参数。任何参数。2、

15、电电桥桥使使用用时时，应应避避免免将将R1、R2、R3同同时时调调到到零零值值附附近近测测量量，以以防防止止出出现现较较大大工工作作电电流流，降降低测量精度。低测量精度。3、选选择择不不同同的的桥桥路路进进行行测测量量时时，应应注注意意选选择择合适的工作电压。合适的工作电压。4、原原则则上上，电电桥桥平平衡衡时时电电桥桥的的毫毫伏伏表表的的示示数数应应为为零零，由由于于R1、R2、R3的的步步进进值值均均为为1，实实际际上上可可能能无无法法调调节节使使毫毫伏伏表表的的示示数数为为零零。如如调调不不到到零，则应调到最接近为零。零，则应调到最接近为零。5、断电后方可清洁仪器。、断电后方可清洁仪器。

16、六、思考题六、思考题 1、简述平衡电桥和非平衡电桥的区别。、简述平衡电桥和非平衡电桥的区别。3、为为什什么么用用电电桥桥测测量量电电阻阻前前，要要先先用用万万用用表粗测电阻的阻值？表粗测电阻的阻值？（二）用直流电桥测量电阻的阻值（二）用直流电桥测量电阻的阻值 分分别别测测量量大大于于100的的电电阻阻的的阻阻值值和和小小于于100的电阻的阻值。的电阻的阻值。单桥法单桥法三端电桥法三端电桥法 1、用用数数字字式式万万用用表表粗粗测测待待测测电电阻阻的的阻阻值值。根根据据测测待待电电阻阻阻阻值值的大小，的大小，选择选择合适的合适的电桥电桥工作工作电压电压。2、被被测测电电阻阻大大于于100时时选选

17、择择单单桥桥（二二端端电电桥桥）进进行行测测量量。将将端端钮钮1、2、3用用短短导导线线连连接接，端端钮钮8、9也也用用短短导导线线连连接接，被被测测电电阻阻Rx接接至至7、8两两接接线线端端钮。钮。2、三端电桥测量法、三端电桥测量法电阻的阻值较小（电阻的阻值较小（10R100），或电阻的），或电阻的引线较长引线较长 平衡时平衡时取取:R5R4RxR6接电桥接电桥7、81617 （二）用直流电桥测量电阻的阻值（二）用直流电桥测量电阻的阻值单桥法单桥法三端电桥法三端电桥法 1、用用数数字字式式万万用用表表粗粗测测待待测测电电阻阻的的阻阻值值。根根据据测测待待电电阻阻阻阻值值的大小，的大小，选择选择合适的合适的电桥电桥工作工作电压电压。2、选选择择单单桥桥（二二端端电电桥桥）进进行行测测量量。将将端端钮钮1、2、3用用短短导导线线连连接接，端端钮钮8、9也也用用短短导导线线连连接接，被被测电阻测电阻Rx接至接至7、8两两接线端钮。接线端钮。