实验9非平衡电桥特性测定

1、大学物理实验教案实验名称：非平衡电桥特性测定一实验目的1. 了解非平衡电桥的工作原理。2、了解非平衡电桥在单皆输入，双臂输入以及全臂输入时的输出特性。 二实验仪器电源，数字电压表，滑线变阻器，电阻箱（4个九三实验原理即称为桥臂。在串接回路中相对的两个结点A. C接入电桥电源G （也称工作电压）；在另两 个相对结点B、D上将有电压（也称输岀电压）产生。若适当选取四个桥臂阻抗元件的阻 值，在接入电桥的工作电压。时，电桥没有输岀电压U （10）,这时称电桥为平衡电桥；反UH =/?2 Us UD = R Us之，为非平衡电桥（UH0）。即可得%十鸟 ,忌+ &,U = R2R4 &尺3 而桥路输出电

2、压 =5,将上两式代入得： （& +R2KR3+RJ 当式中的比例常数K为（I） K = o（ R2R4 = RRs）时，uo=Qt这种情况是平衡电桥。（2） K V 0（忌凡 0（尺2凡 &R、）时，%羊。这两种情况是非 平衡电桥。根据直流非平衡电桥电阻变化值接入桥臂的方法不同而桥路输出特性分为（如上图所 示）：1、单臂输入时的桥路输出特性若设各桥臂的阻值为RlRf2RfR。，把传感器输岀的电阻变化量（AR）接入桥臂阳 即RfR0+AR.由上式可知：输岀电压U。与电桥输入电阻变化量AR的关系为：U。_A/?4R。+ 2R电桥输出灵敏度为:R =,（式中&左为传感器电阻的相对变化）左义厶4心。

3、S 一叫（乂），则单臂输入时电桥输出灵敏度为:U（） a -t/s.4,这时桥路的输出电压与电阻的相对变化才有近似线性关系。2、双臂输入时的桥路输出特性Uo = 在相邻的两臂中接差模输入，根据上式得2R。2,这时电桥输出灵敏度为:=亘2R。,可见，双臂输入时电桥的输出灵敏度比单臂输入时提髙倍。桥路的输出电压U。与成线性关系变化。3.全桥输入时的桥路输出特性在相邻的两臂中接差模输入，而在相对的两臂中接共模输入。由上式得R pUsSKo，这时桥路的输出灵敏度:可见，全桥输入时，桥路输出灵敏度等于双臂输入时的2倍，等于单臂输入时的4倍。桥路的输出电压1；。与成线性关系变化。四实验内容及步骤按教材85

4、页112实验测量电路图接好线路，RlRfRfRqR尸2000 Q , AR=100 Q a1研究单臂输入时的桥路输出特性（1）将四个桥臂的电阻箱阻值都调节为R。，电源电压为8V,闭和开关观察电桥是否平 衡，即数字电压表读数是否为零。若不平衡调节任意一个臂使其平衡，即数字电压表读数为 零（即 Uo=0）o（2）使桥臂R,每次增加AR,用数字电压表测岀相应的桥路输出电压U-2、研究双臂输入时的桥路输出特性（1）同上（1）（2）使桥臂乩每次增加同时桥臂&每次递减AR,用数字电压表测出相应的桥路输 出电压Uo o3、研究四臂输入时的桥路输出特性（1）同上（1）（2）使桥臂E和&每次增加AR,同时桥臂乩

5、和匕每次递减AR。用数字电压表测出相应 的桥路输出电压U。以上三种情况测得的次数多一些，一般测到U-AR的关系曲线不成线性关系曲线为止。五注意事项1、实验接线时，先把四个电阻箱调整到便于读数的方位，相互靠拢构成一个方阵。2、按实验测量电路接线，待指导老师检查后方可进行实验。 R(Q)Uo(V)00. 0001000. 0932000. 1823000. 2674000. 3505000. 4266000. 5007000. 5278000. 640六实验数据及数据处理表一单臂输入时电阻的变化和桥路输出电压的测量数拯表二双臂输入时电阻的变化和桥路输出电压的测量数据: R(Q)Uo(V)00. 0

6、001000. 2022000. 3953000. 5884000. 7845000. 9836001.1857001.3928001. 604表三全臂输入时电阻的变化和桥路输出电压的测量数据： R(Q)Uo(v)00. 001000. 392000. 783001. 164001.555001.936002.317002. 708003. 089003. 47根据三个表中的实脸数拯在同一坐标上分别作出非平衡电桥输出电压U。与电阻变化 R的三条关系曲线(见附页)。K在单臂输入时电桥的关系曲线上另取两点：Ai(120, 0. 100). Bi(390, 0. 340) 单臂输入时电桥输出灵敏度0

7、.340-0.1000.240 八 、“小/、 .0,00089(%)c 4 一叫 0.0102亍百少)側色一側儿 390-120_ Awv _ 0,020 _ 0,010口0|的不确圭度： G V3 23 V3仏的不确定度：叫=札+叽| x 0.010 0.0082 (V)= T = 3=H(O)叫 2.5 cAu的不确立度：|x 2.5 2.0(Q)E,=斗+刍冲)2)2 “ 034 儿的相对不确定度：些 5 H 0.240270Si 的不确立度严= = 0-034x0,00089.0.000030(%)3的结果正确表达式:S =&s. =(8.90.3)x10-4(/)Es = 0-03

8、4 = 3.4% (P = 0.683)2、在双臂输入时电桥的关系曲线上另取两点：A：(150, 0.300)、B：(690, 1.360) 同理可得 双臂输入时电桥输出灵敏度2+叫”= 0.0082 V51.36。-0.3。0 零“叽)690-150= 2.00叽)2 +(%2 )2.0.0086,0.0091.060540% =E,壬2 = 0.009 X 0.00196 0.00001 &%)比的结果正确表达式：% =(19.60.2)x10-()ES1 =0.009 = 0.9%(P = 0.683)3、在全臂输入时电桥的关系曲线上另取两点：Ao(140, 0. 540). B5(735, 2.840)。同理可得 全臂输入时电桥输出灵敏度735-140巴注也 4“.00387 s 735-1405955 = 0.0082 V=2_!L)2+(1L)2 =1(2122)2+(12)2 2 0.0049 Q 0.005j V 2.300595us)=ESi S3 = 0.005x0.003870.000019() 的结果正确表达式：S厂叭=(38.70.2)xl0-(%)Es, = 0.005 =