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1、电桥法在实际测量中的应用摘 要:随着电子产品渐渐盛行，在生活中的方方面面电子产品都成了不可替代的产品。人们对电子产品的依赖也越来越深，但在一些领域对电子产品的紧密度也要求精益求精，在误差、不确定度等方面做的也有很大的改善。在减小误差方面存在着各种测量方式。本文站在前人的臂膀上，利用前人的理论和数据就电桥法在实际生活中的测量应用给大家系统介绍，让大家更加清晰了解电桥法的基本原理、使用方法、电桥法的数据处理。文章主要围绕电桥法测电阻，测电容和电感，也介绍其它一些运用电桥法测量量。在介绍这些电桥测量量中也通过一些经典实验如惠斯通电桥、开尔文电桥等让大家直观系统的了解电桥法在实际测量中的应用。关键字:
2、 电桥法； 数据处理；经典电桥实验原理0Bridge method applied in the actual measurementAbstract：As electronic products gradually prevailed in all aspects of life electronic products have become an irreplaceable product. People are increasingly dependent on electronic products deep, but in some areas of electronic produ
3、cts also require the tightness of excellence, in terms of error, uncertainty, and so do also have greatly improved. There are various aspects to reduce the error in measurement. This paper predecessors arm standing on the use of previous theory and measurement data on the bridge in real life applica
4、tion system introduced to everyone, so that we more clearly understand the basic principles of bridge method, using methods bridge method data processing. The article centers around the bridge method to measure resistance, capacitance and inductance measurements, but also introduce some other method
5、 of measuring the amount of use of the bridge. Introducing the bridge by measuring the amount of these are also some of the classic experiments such as a Wheatstone bridge, Kelvin bridge and so on.Intuitive system allows everyone to understand the application of the bridge method in actual measureme
6、nt. Keywords: bridge method; data processing; classic bridge Principle0目 录摘要1Abstract2目 录I第一章 引 言1第二章 常见电桥法的分类22.1电桥法介绍22.2直流电桥原理及应用22.2.1惠斯通电桥法32.2.2双臂电桥法（或开尔文电桥）32.4直流电桥和交流电桥的电桥平衡分析及二者的区别62.4.1 直流电桥电桥平衡和原理分析62.4.2交流电桥平衡的分析6第三章 直流电桥法在实际生活中的实验83.1.1 惠斯通电桥在实际生活中的实验83.1.2惠斯通电桥93.1.3电桥的灵敏度103.1.4不确定度计算
7、103.1.5惠斯通电桥的步骤和相关注意事项113.2开尔文电桥在实际生活中的应用123.2.1开尔文双电桥介绍123.2.2开尔文电桥和惠斯通电桥的比较123.2.3 开尔文电桥设计思想133.2.4 QJ19型单双电桥实验13第四章 交流电桥法在实际生活中的实验134.1电容电桥134.1.1电容电桥的热损耗194.1.2用电容电桥测量损耗较小的电容（串联电阻式）194.1.3测量损耗大的电容电桥（并联式）204.2电感电桥214.2.1利用电感电桥法测Q点214.2.2 测量高Q值电感的电感电桥224.2.3. 测量低Q值电感的电感电桥23第五章 其它几种常见电桥法在实际量中的实验245
8、.1麦克斯韦电桥法245.2韦恩电桥法255.3海氏电桥法26第六章 电桥法总结与展望28参考文献29I第一章 引 言 在21世纪电子产品的快速发展，其中各种电子测量确保了这些电子产品的质的保障。而在实际生活中我们的各种电路类的电子测量都比较偏弱的，所以在这种情况下我们就要求对电子产品各种测量越加严密。这时我们最常见的则是电桥法测电阻、电感、电容对于不同的测量我们通常采用不同的应变计和传感器采用某种特定的测量电路计入测量仪表，测量其输出信号。我们通常将电桥测量法应用于电阻应变片或电阻应变计中测量那个电路中的电量参数，在测量过程中应变片或电阻应变计会在电路中引起电阻值的变化，是严重的电阻应变计就
9、会将电阻变化通过信号变换成物理量显现，一般转换成电压信号或电流信号在检流计上直观表现出来。电桥法的测量电路可以简单的概述为由电阻应变计和四个由电阻构成桥臂连接而成。我们按照电桥法的构成方式一般分为:单臂、双臂和全桥电桥法在实际生活测量有其明显的优势：（1）在实际生活中一般实验都会存在周围温度误差从而影响实验最终结果，但电桥法可以有效的实现温度补偿从而提高实验的精确性（2）电桥法可以从比较复杂的实验所需应变数据组合中测出实验指定所需的数据成份而排出其它数据成份（3）扩大大应变计的读数从而可以减少因读数误差来提高灵敏度。因而本文就和大家系统的规划和探讨各种电桥法在实际测量中的应用。第二章 常见电桥
10、法的分类2.1电桥法介绍 在实际生活中，我们进行电子测量一般都是比较微弱的，所以在这种情况下就需要专门的电路来对这些电子测量数据进行册来那个，这时我们最常用的电路就是基于伏安法测电阻的方法通过电阻桥来测量数据这就是桥电路。电桥法的桥电路理论依据简单的概括为：通过几个电阻片和应变计的连接，通过调节电阻值变化，比较因桥臂上电阻片之间的变化率R/ R而引起的电压变化然后输出的值，经过放大电路放大后进一步测量比较，其简单的原理电路如图1.1 如图1.1所示 电桥法的四个桥臂，我们分别称为R1、R2、R3、R4。UBD我们称为直流电压源。其中当四臂电阻值不同时，我们的电桥测量法不同。即R=R1=R2=R
11、3=R4时，为等臂电桥；当R1=R2=R, R3=R4R时则为对称电桥，当R1=R4=R, R2=R3R时称为源对称电桥。2.2直流电桥原理及应用直流电桥通常利用测量电阻的实验方法是比较法。比较法应用于实际测量电阻实验中是一种相对较精确的方法，相对而言直流电桥测量的数据测量精度较高。直流电桥法师在伏安法测电阻的基础上对电阻进行测量，较伏安法测电阻，电桥法的优势是将两个量（电流和电压）的测量通过转换成了一个量的平衡来检测的。相对而言平衡量检测对电桥阻值的变化是非常敏感，所以我们使用桥的电阻变化敏感特点，利用电阻式传感器桥臂和应变计实现测量温度，湿度，压力和非电量其他参数。实验中我们所说的直流电桥
12、一般我们分为单臂电桥和双臂电桥即：惠斯通电桥法和开尔文电桥法但二者之间区别不大，单臂电桥和双臂电桥原理类似。只是单臂电桥一般测量高阻值电阻测量范围（1106范围内的电阻值的电阻），双臂电桥一般适用于测量阻值较低的低电阻(1以下)下面简单的介绍一下这两种。UsGI1I2I3Z1Z2Z3Z4I0dabc图3 交流电桥原理图12.2.1惠斯通电桥法我们通常所说的单臂电桥即惠斯通电桥。它的的基本原理电路图如图1所示。电阻R1、R2、R3、Rx组成四个桥臂，在B、D两点的对角线上接有检流计Ig，我们称之为“桥”。A、C两点分别连接着电源E和开关K，其中E,我们称为电桥对角线源电源。当开关K闭合时各个支路
13、接通 。 当电流计Ig为零时，这时我们成电桥处于平衡状态.即Vd=Vb于是 R2R3=R1Rx 所以因为电桥平衡易知，当桥臂上有三个已知电阻，就很容易计算出未知电阻Rx。故惠斯通测电阻的公式可以简化为 ： RX=(R2R3)/R12.2.2双臂电桥法（或开尔文电桥）开尔文电桥法基本电路图见图2。已知Rn是标准电阻（1以下），Rx是待测低电阻。Rn和Rx采用的是四端连接法；其中R1、R2、R3、R4是确定阻值的电阻，通常我们认为附加电阻R1R4对实验的测量值无影响。图2假设总电流I在B1节点分流成I1和I2，I1在C1节点又分成I3和（I1- I3）。当电桥达到平衡时，检流计中无电流流入，所以E
14、和F两端相等即Ue-Uf=0。由B1点到E点及B1点到F点的电势差为零，可知I2 R1I1Rs+ I3 R2同理，根据E点到C2及F点到C2点的电势差为零，可知I2 R3I3R4+ I1 Rx因为C1到B2点存在着增值电阻即误差令其为Rv，因为C1点到B2和B1到C2点两条支路上的压降在理论上压降值相等，故可知I3（R2R4）（I1I3）Rv综上所述，连理三式可知：Rx=Rn+如果令R1=R2，R3=R4,则上式右边第二项RvR2 (R3/R1-R4/R2)/(R2+R4+Rv)=0于是可得到 Rx=R3Rn/R1在式（1）中，Rv是导线和接点自身电阻增加的额外电阻（误差忽略不计），因为额外阻
15、值无法得到，故当电桥平衡时因等式存在多个未知数故根据式（1）解得不出Rx，通常我们让式（1）的右边第二项为零。由此可知，实验中R3/R1R4/R2一直成立。为了简单方便我们一般取R3=R4，R2=R1。 前面我们介绍电桥是一种比较式测量方法，所以交流电桥也是一种比较式的测量仪器，在我们生活中的电子测量中也有举足轻重的地位。交流电桥在实际生活中主要应用于（1）测量交流电路中的等效电阻和相应的时间常数（2）电容和它的介质的各种损耗（3）互感和自感及它的线圈品质因数等相应的电参数精密测量。（4）有时我们也用于各种非电量转换的相应电量参数等精密测量。变压器电桥和阻抗比电桥是我们经常接触的两大类交流电桥。但在实际测量中我们习惯上称阻抗比桥为交流电桥。下面我们就阻抗比电桥作为交流电桥给大家介绍一下。交流电桥的实验研究是在直流电桥的基础上，故二者之间的线路图相似，但交流电桥四个桥臂上为阻抗，而直流电桥上是不变的电阻。所以当交流电桥在测量实验数据时，可能在平衡条件比较苛刻。实际调节时比较麻烦和繁
