1、實驗六 直流電橋電路及其應用,一、實驗目的： 1、掌握應用平衡電橋測電阻的原理和方法。 2、掌握應用非平衡電橋測量非電量的基本原理和方法。,二、實驗儀器： DHQJ3型非平衡電橋、DHW型溫度傳感實驗裝置、數(shù)字式萬用表、待測電阻。,三、實驗原理： 應用電橋電路測量電阻的阻值，是精確測量電阻的常用方法。 隨著測量技術的發(fā)展，電橋電路也被廣泛應用于非電量的測量。 將電阻型傳感器接入平衡電橋電路，當外界某物理量（如溫度、壓力、形變等）使傳感器中的電阻發(fā)生微小變化時，可通過橋路的非平衡電壓反映出來，因此，通過測量非平衡電壓，就可以檢測出外界物理量的變化。,1、惠斯頓電橋（二端電橋）測量電阻的阻值 電阻

2、R1、R2、R3、Rx稱為橋臂 C、D之間連接監(jiān)測儀表，可選用檢流計、毫伏表等，稱為“橋” 電橋平衡時，通過橋支路的電流為零，或橋支路兩端的電壓值為零，,3、非平衡電橋的應用 (以應用非平衡電橋測量溫度為例) 設熱敏電阻Rt 在某一起始溫度t0時的電阻值為Rt0。 適當選取R1、R2、R3，與Rt0 構成平衡電橋，橋支路的輸出電壓為零。,如外界的溫度變化引起熱敏電阻的阻值發(fā)生變化時，橋支路的輸出電壓不為零。 若測量出一系列輸出電壓隨溫度變化的函數(shù)關系，就可以根據(jù)非平衡電橋的輸出電壓的值，測量出相應的溫度值。,平衡電橋可采用下列四種橋路形式之一： （1）等臂電橋：R1 = R2 = R3= Rt

3、0 （2）臥式電橋：R1 = R3，R2 =Rt0，R1 R2 （3）立式電橋：R1 = R2，R3 =Rt0，R1 R3 （4）比例電橋：R1 = KR3，R2 =KRt0 R1 R2，(K為倍率) 特點：等臂電橋和臥式電橋的測量范圍較小，但有較高的靈敏度；立式電橋的測量范圍較大，但靈敏度比前兩個電橋要低；比例電橋可以靈活地選用橋臂電阻，且測量范圍大，線性較好，所以在實際使用中較為廣泛。,儀器面板圖,R1電阻調(diào)節(jié)盤,R2電阻調(diào)節(jié)盤,R3電阻調(diào)節(jié)盤,內(nèi)部電原理圖（不含交流部分、雙橋部分）,四、實驗內(nèi)容、步驟和要求： （一）使用前的準備 1、用隨儀器配備的電源線將電橋連至220V交流電源，打開電

4、源開關，數(shù)字式毫伏表數(shù)碼管亮，表示已接通電源。 2、選擇儀器本身的數(shù)字毫伏表作電壓顯示，將電橋輸出轉換開關按下“內(nèi)接” 。,（二）用直流電橋測量電阻的阻值,單橋法,1、用數(shù)字式萬用表粗測待測電阻的阻值。根據(jù)測待電阻Rx阻值的大小，選擇合適的電橋工作電壓。 2、選擇單橋（二端電橋）進行測量。將端鈕1、2、3用短導線連接，端鈕8、9也用短導線連接，被測電阻Rx接至7、8兩接線端鈕。,3、根據(jù)待測電阻Rx的大小，選擇合適的R1、 R2、R3值。 為方便操作及計算，可選100、1k、10k等整數(shù)值。,R1、R2、R3電阻的步進值均為1，R3的阻值可為幾千歐姆。,R3可選擇接近于：,Rx的數(shù)量級約為幾“

5、k”，選擇R1=R2，K=R1/R2=1； Rx的數(shù)量級約為幾百、幾十，選擇K=10或100； Rx的數(shù)量級約為幾十“k”、幾百“k”，選擇K=0.1或0.001。,=KRx,4、先后按下G、B按鈕，調(diào)節(jié)R3電阻，直至數(shù)字毫伏表指示為零，這時表示電橋已經(jīng)平衡。 如果靈敏度太低，可適當調(diào)高工作電源的電壓。 注意：如預先未知Rx的大小，按下G、B按鈕時應迅速觀察數(shù)字毫伏表的示數(shù)，如較大，應立即松開G、B，適當調(diào)節(jié)電阻R3，直到數(shù)字毫伏表示數(shù)為零。 5、計算被測電阻值。,DHW1型溫度傳感實驗裝置,加熱裝置,（三）用非平衡電橋法測量溫度、銅電阻、電壓輸出間的關系 1、準備工作： （1）根據(jù)銅電阻阻值

6、的大?。ㄊ覝叵录s55），選擇合適的電橋工作電壓（3V）。將控制儀的“銅電阻”接線柱與非平衡電橋的測量端相接。 （2）按照溫控儀面板各插座的功能用實驗連線與加熱裝置的相關插座連接好，將溫控儀面板上的加熱電流開關關閉。 加熱裝置上蓋蓋嚴，以免影響控溫效果。 （3）將專用電源線插入電源插座，打開溫控儀后面板上的電源開關，前面板的顯示屏上“測量值”應顯示當時的環(huán)境溫度（室溫）。,2、用平衡電橋測量熱電阻的阻值與溫度的關系 A、測量室溫時銅電阻的電阻值。選擇比例電橋，取R110R2（1000）,在室溫下調(diào)節(jié)R3，使毫伏表示數(shù)為零，此時，Rt00.1R3，記下室溫t0 和Rt0。 B、設定加熱溫度。利用設

7、定鍵S和加、減數(shù)鍵（、）設定加熱的最高溫度（如70）。然后打開加熱電流開關，使銅電阻加熱。加熱電流1A。 C、測量電阻值Rt與溫度t的關系。調(diào)節(jié)R3增加10(R3可去掉尾數(shù)取整10的值)，觀察毫伏表示數(shù)的變化，當示數(shù)為零時，PV屏顯示的溫度值即為此時銅電阻的溫度t 。記下此時銅電阻的溫度t與電阻值Rt（0.1 R3）。 D、以后依次使R3增大10。記錄每次R3改變時相應的溫度與電阻值。要求測量10個數(shù)據(jù)。,3、測量非平衡電橋輸出電壓與熱電阻溫度的關系 （接前一實驗） （1）關閉加熱電流開關，使加熱裝置內(nèi)的溫度下降（可將支撐桿向上抬升，加快降溫）。 （2）選擇比例電橋，設置電阻R1=10R2，R

8、3 =10Rt0，測量過程中保持不變。 （3）從溫控儀PV屏顯示最高溫度開始，記錄降溫過程中一系列溫度值t（溫度值可取整數(shù)）及與之相應的非平衡電橋輸出電壓Uo的數(shù)值，每隔5記錄一組數(shù)據(jù)，至室溫附近。,4、實驗結束 實驗完畢后，將溫度設置為000.0，同時將面板上的加熱電流開關斷開，打開風扇，使加熱裝置內(nèi)的溫度快速下降至室溫。然后關閉電源，拔下電源插座。,五、測量數(shù)據(jù)記錄,表61 電阻的測量（ 端電橋） 粗測電阻Rx = ， R1= ， R2= ， 溫度(室溫) t0 = ,二,表62 用平衡電橋測量銅電阻的阻值與溫度的關系 橋路形式： R1= ，R2= ， t0 = ,比例電橋,表63 用非平

9、衡電橋測量電橋輸出電壓與溫度的關系 橋路形式： R1= ，R2= ，R3= ，Rt0= ， t0 = ,比例電橋,六、注意事項 1、除設置加熱溫度外，不得改動溫控器內(nèi)部任何參數(shù)。 2、電橋使用時，應避免將R1、R2 、R3同時調(diào)到零值附近測量，以防止出現(xiàn)較大工作電流，降低測量精度。 3、選擇不同的橋路進行測量時，應注意選擇合適的工作電壓。 4、原則上，電橋平衡時電橋的毫伏表的示數(shù)應為零，由于R1、R2 、R3的步進值均為1，實際上可能無法調(diào)節(jié)使毫伏表的示數(shù)為零。如調(diào)不到零，則應調(diào)到最接近為零。 5、斷電后方可清潔儀器。,六、思考題 1、簡述平衡電橋和非平衡電橋的區(qū)別。 3、為什么用電橋測量電阻前，要先用萬用表粗測電阻的阻值？,（二）用直流電橋測量電阻的阻值 分別測量大于100的電阻的阻值和小于100的電阻的阻值。,1、用數(shù)字式萬用表粗測待測電阻的阻值。根據(jù)測待電阻阻值的大小，選擇合適的電橋工作電壓。 2、被測電阻大于100時選擇單橋（二端電橋）進行測量。將端鈕1、2、3用短導線連接，端鈕8、9也用短導線連接，被測電阻Rx接至7、8兩接線端鈕。,2、三端電橋測量法,電阻的阻值較?。?0R100），或電