非平衡直流电桥

非平衡直流电桥一、实验内容：1. 直流单臂电桥(惠斯登电桥 )测量电阻的基本原理和操作方法；2. 非平衡直流电桥电压输出方法（卧式电桥）测量电阻的基本原理和操作方法；3. 用直流单臂电桥测量室温铜电阻；4. 用非平衡直流电桥电压输出方法（卧式电桥）测量各温度铜电阻及电阻温度系数二、实验仪器：FQJ-Ⅲ型教学用非平衡直流电桥 FQJ 非平衡电桥加热实验装置 实验装置三、实验原理：1.单桥的原理（惠斯登电桥）R1GR2 R3R4=Rx图 1 惠斯登电桥原理图 1 中，通电后调节 R3 若检流计无电流流过，电桥平衡，有测量公式： 321Rx2. 非平衡电桥原理（卧式电压电桥）图 2 非平衡电桥原理对于电压表而言，其内阻 很大，可认为 ，于是 ，有：gRgR0gIsUU))((341120对于 , ,固定 、 、 ,取 ，上式变为：4231R0R23R4sUU )())(( 3234110对于卧式电桥 ， ， ,上式变为：R41R32RUs2140于是测量表达式为： URs024四、实验步骤：1. 用直流单臂电桥测量室温铜电阻I3R1R2 R3R4=RxI1IgUSU0I2 DCBA I4Rg1）将“双桥量程倍率选择”开关置于“单桥”位置， “功能、电压选择”开关置于“单桥(5V)”或“单桥 15V”，并接通电源。

2）在“R x”与 Rx1 之间接上被测电阻，R 3 测量盘打到与被测电阻相应的数字，按下G、B 按钮，调节 R3，使电桥平衡 (电流表为 0)3）记录 R3 和室温2. 用卧式电桥测量各温度铜电阻及电阻温度系数1）确定各桥臂电阻值设定室温时之铜电阻值为 R0(由步骤 1 测得)使 R=R1=R4=R0，选择 R′=R 2=R3=30Ω(供参考，可自行设计)2）预调平衡，将待测电阻接至 Rx，R 2，R 3 调至 30Ω，R 1 调至 R0，功能转换开关转至电压输出，G、B 按钮按下，微调 R1 使电压 U0=03）开始升温，每 5℃测量 1 个点，同时读取温度 t 和输出 U0(t)五、数据记录和数据处理：1. 直流单臂电桥测量室温铜电阻室温 t(℃) R3( )Rx( )2. 卧式电桥测量各温度铜电阻＝ (室温 )＝sU0R℃ ）(t)0mV(R)()0t注： 根据测量表达式计算，式中( 0R在坐标纸上以 为横坐标、 为纵坐标作图，根据所作直线求斜率 和截距，截距℃ ）t )(t k即为 0℃时铜的电阻 ，铜的电阻温度系数 可由 求出。

由此写出关系表达式0R kR01)1()(ttR六、注意事项：1. 实验开始前，所有导线，特别是加热炉与温控仪之间的信号输入线应连接可靠2. 传热铜块与传感器组件，出厂时已由厂家调节好，不得随意拆卸3. 转动“PID 调节”及“调定调节”旋钮时，应用力轻微，以免损坏电位器4. 装置在加热时，应注意并闭风扇电源5. 实验完毕后，应切断电源6. 由于热敏电阻耐高温的局限，设定加温的上限值不能超过 120℃七、思考题：1）如何正确使用加热装置（PID 调节）？提示：参考 FQJ-2 型非平衡直流电桥加热装置使用说明2）不进行 PID 调节，预设温度与实际温度相同吗？提示：不相同3）有人这样进行测量：先将温度设置为 70℃，然后持续通电加热，此时铜的温度必然连续上升，于是他开始观察温度指示值，从室温开始每隔 5℃记录一次装置上显示的电压值请问这样的操作方式正确吗？请说明理由提示：不正确由温度传感器显示的温度值在持续的加热过程中反映的只是电阻局部的温度，同时，温度传感器还有一个滞后效应，所以，此时温度显示值并不是电阻的平衡温度正确的操作方法是每个温度点的测量都必须单独设置，并且要等到温度显示值完全稳定才能记录电压显示值。