本科实验报告

实验名称:用单臂电桥测电阻

实验13 用单臂电桥测电阻（略写）

【实验目的】

（1）掌握用单臂电桥测量电阻的原理和方法。

（2）学习用交换法减小和消除系统误差。

（3）初步研究电桥的灵敏度。

【实验原理】

单臂电桥，也叫惠斯登电桥，适用于精确测量中值电阻（10~的测量装置。

电桥法测电阻，其实质是把被测电阻与标准电阻相比较，已确定其值。由于电阻的制造可以达到很高的精度，所以用电桥法测电阻也可以达到很高的精度。

电桥分为直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥。惠斯登电桥是直流电桥中的单臂电桥；双臂电桥又称为开尔文电桥，适用于测量低电阻（~10Ω）。

单臂电桥的线路原理

单臂电桥的基本线路如图所示。它是由四个电阻R1,R2,Rs,Rx连成一个四边形ACBD，在对角线AB上接上电源E，在对角线CD上接上检流计P组成。接入检流计（平衡指示）的对角线称为“桥”，四个电阻称为“桥臂”。在一般情况下，桥路上检流计中有电流通过，因而检流计的指针偏转。若适当调节某一电阻值，例如改变Rs的大小可使C,D两点的电位相等，此时流过检流计P的电流Ip=0，称为电桥平衡。则有

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本科实验报告

（阅）

 

 

 

实验名称：用单臂电桥测电阻

（略写）

 

 

 

 

 

 

学    员：张满超        学    号：201202007014

 

培养类型：工程技术类   年    级：2012级

 

专    业：应用物理学    所属学院：理学院

 

指导教员：何彪教员          职    称：副教授

 

实验室：                 实验日期：2013年5月15日

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实验五单臂电桥法测量电阻

一、实验目的

1. 理解并掌握单臂电桥测电阻的原理。

2. 学习用箱式单臂电桥测中值电阻。

二、实验器材

稳压电源、电阻箱一个、QJ23a型箱式惠斯登电桥(直流单臂电桥)、待测电阻4只，导线等。

三、实验原理

我们知道的用伏-安法测电阻、用万用表(欧姆表)测电阻都只是一种粗略测量电阻阻值的方法，其相对误差一般都在百分之几以上。原因是在上述这些测量中电表本身的非理想化，给测量带来附加的误差。为了减小这种由于电表非理想化所带来的测量误差，我们学习一种用惠斯登电桥测量电阻的方法。在这个电路中，只要想办法使电流表(检流计)两端电势相等，则通过电表的电流就可以为零。这种情况就称为“电桥平衡”。根据电桥平衡所需满足的关系，我们就可精确地测量电阻了。

其测量原理如下:

图1是惠斯登电桥的原理图，图中由可调标准电阻R₁、R₂、R₀和被测电阻R_x组成一个四边形ABCD，每一边称为电桥的一个臂。通常称R₁、R₂为比例臂电阻，它们成为一个比例系数C；R₀称为调节电阻，用来调节电桥平衡。一般在对角线两端接上检流计G，在另一对角线两端接电源E。

电桥接通后，一般在桥路上有电流通过，则检流计G的指针会发生偏转。如果能适当调节R₁、R₂和R₀，使桥的B、D两端电势相等，则检流计上无电流通过，指针应指在零位，这时电桥达到平衡。电桥平衡时，有,则有:       

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实验三 单臂电桥测定中值电阻

【实验目的】

1．根据单臂电桥测定中值电阻的实验原理思考尽快使电桥达到平衡的简捷方法。

2．掌握直流平衡电桥的工作原理。

3．学会用单臂电桥测量中等阻值电阻。

【实验仪器】

双臂两用直流电桥、检流计、电源、待测元器件、导线等。

【实验原理】

1．单双臂电桥作为单臂电桥使用时的工作原理

图中，——转换开关式比率臂电阻箱，——转换开关式定值电阻箱，——待测电阻，——检流计，——电源。

当电桥平衡时，由A、B两点间无电流得出：。

由A、B两点间电位相等得：，。

由以上各式得出：。

这样待测电阻可以由、的比率与的乘积决定，因此通常称、所在的桥臂为比率臂，称所在的桥臂为测定臂。

2．电桥平衡时的基本特点

（1）电桥平衡与否仅由各臂参数确定，与电源及检流计内阻无关。

（2）电桥平衡时，电源和检流计位置可以互换，并且电桥相对臂亦可互换，一个对角线的状态（开路或接有某一电阻）不会影响另一对角线的状态（电流的大小）。

（3）电桥平衡时，从电源对角线两端向电桥看去所呈现的电阻（即所谓输入电阻）与测量对角线的电阻无关，而输出电阻（即从测量对角线向电源看去所呈现的电阻）与电源支路中电阻大小无关。

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电桥实验试题标准答案

[采用电桥测量中值电阻] 一、实验原理

答：惠斯登电桥是用于精确测量中值电阻的测量装置。电桥法测电阻，实质是把被测电阻与标准电阻相比较，以确定其值。由于电阻的制造可以达到很高的精度，所以电桥法测电阻可以达到很高的精确度。

1．惠斯登电桥的线路原理

        惠斯登电桥的基本线路如图 1 所示。它是由四个电阻        R₁                              ^R_x

R₁，，R₂ R_s R_x 联成一个四边形 ACBD，在对角线 AB 上接上电源E，在对角线 CD 上接上检流计P组成。接入检流计（平衡指示）的对角线称为“桥”，四个电阻称为“桥臂”。在一般情况下，桥路上检流计中有电流通过，因而检流计的指针有偏转。若适当调节某一电阻值，例如改变 R_s 的大小可使 C、D 两点的电位相等，此时流过检流计P

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实验二 电桥测试

（1）电阻式传感器的单臂电桥性能实验

一、实验目的

1、了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法。

2、掌握电阻应变式传感器放大电路的调试方法。

3、掌握单臂电桥电路的工作原理和性能。

二、实验所用单元

电阻应变式传感器、调零电桥，差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架。

三、实验原理及电路

1、电阻应变式传感如图1-1所示。传感器的主要部分是上、下两个悬臂梁，四个电阻应变片贴在梁的根部，可组成单臂、（双臂）半桥与全桥电路，最大测量范围为±3mm。

1─外壳  2─电阻应变片  3─测杆  4─等截面悬臂梁  5─面板接线图

图1-1  电阻应变式传感器

2、电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其阻值发生变化，这就是电阻应变效应，其关系为：ΔR/ R＝KΔL/ L=Kε，ΔR为电阻丝变化值，K为应变灵敏系数，ε为电阻丝长度的相对变化量ΔL/ L。通过施加外力引起应变片变形，测量电路将电阻变化转换为电流或电压的变化。

    对于金属应变片，Ks主要取决于式中的第一项。金属的泊松比通常在0.3左右，对于大多数金属Ks取2。本实验采用直流电桥来测量金属应变片的工作特性。

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实验二 电桥测试

（1）电阻式传感器的单臂电桥性能实验

一、实验目的

1、了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法。

2、掌握电阻应变式传感器放大电路的调试方法。

3、掌握单臂电桥电路的工作原理和性能。

二、实验所用单元

电阻应变式传感器、调零电桥，差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架。

三、实验原理及电路

1、电阻应变式传感如图1-1所示。传感器的主要部分是上、下两个悬臂梁，四个电阻应变片贴在梁的根部，可组成单臂、半桥（双臂）与全桥电路，最大测量范围为±3mm。

1─外壳  2─电阻应变片  3─测杆  4─等截面悬臂梁  5─面板接线图

图1-1  电阻应变式传感器

2、电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其阻值发生变化，这就是电阻应变效应，其关系为：ΔR/ R＝KΔL/ L=Kε，ΔR为电阻丝变化值，K为应变灵敏系数，ε为电阻丝长度的相对变化量ΔL/ L。通过施加外力引起应变片变形，测量电路将电阻变化转换为电流或电压的变化。

    对于金属应变片，Ks主要取决于式中的第一项。金属的泊松比通常在0.3左右，对于大多数金属Ks取2。本实验采用直流电桥来测量金属应变片的工作特性。

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单臂电桥测量中值电阻

实验目的

1． 掌握单臂电桥测量电阻的原理和方法，熟悉滑线变阻器的使用。

2． 学会用交换法减少自搭电桥的测量误差

3． 理解检流计和电桥灵敏度的概念。

实验原理

1、单臂电桥的测量原理

如图如果B、D 两点的电位相等，接上检流计后，指针指零，电桥达到平衡状态，知：R₁／R₂＝R_x／R₀

所以                      R_x＝R₁ R₀／R₂＝P R₀                 （1）

当P 选定后，R_x的测量精度由R₀决定。R₀的有效数字越多，测量结果就越准确。所以P的选取应以尽量使R₀读出最多位数为原则。

2、交换法修正电桥的误差

由（1）式知：                       （2）

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