直流电桥电路及其应用.ppt

1、实验六 直流电桥电路及其应用,一、实验目的： 1、掌握应用平衡电桥测电阻的原理和方法。 2、掌握应用非平衡电桥测量非电量的基本原理和方法。,二、实验仪器： DHQJ3型非平衡电桥、DHW型温度传感实验装置、数字式万用表、待测电阻。,三、实验原理： 应用电桥电路测量电阻的阻值，是精确测量电阻的常用方法。 随着测量技术的发展，电桥电路也被广泛应用于非电量的测量。 将电阻型传感器接入平衡电桥电路，当外界某物理量（如温度、压力、形变等）使传感器中的电阻发生微小变化时，可通过桥路的非平衡电压反映出来，因此，通过测量非平衡电压，就可以检测出外界物理量的变化。,1、惠斯顿电桥（二端电桥）测量电阻的阻值 电阻

2、R1、R2、R3、Rx称为桥臂 C、D之间连接监测仪表，可选用检流计、毫伏表等，称为“桥” 电桥平衡时，通过桥支路的电流为零，或桥支路两端的电压值为零，,3、非平衡电桥的应用 (以应用非平衡电桥测量温度为例) 设热敏电阻Rt 在某一起始温度t0时的电阻值为Rt0。 适当选取R1、R2、R3，与Rt0 构成平衡电桥，桥支路的输出电压为零。,如外界的温度变化引起热敏电阻的阻值发生变化时，桥支路的输出电压不为零。 若测量出一系列输出电压随温度变化的函数关系，就可以根据非平衡电桥的输出电压的值，测量出相应的温度值。,平衡电桥可采用下列四种桥路形式之一： （1）等臂电桥：R1 = R2 = R3= Rt

3、0 （2）卧式电桥：R1 = R3，R2 =Rt0，R1 R2 （3）立式电桥：R1 = R2，R3 =Rt0，R1 R3 （4）比例电桥：R1 = KR3，R2 =KRt0 R1 R2，(K为倍率) 特点：等臂电桥和卧式电桥的测量范围较小，但有较高的灵敏度；立式电桥的测量范围较大，但灵敏度比前两个电桥要低；比例电桥可以灵活地选用桥臂电阻，且测量范围大，线性较好，所以在实际使用中较为广泛。,仪器面板图,R1电阻调节盘,R2电阻调节盘,R3电阻调节盘,内部电原理图（不含交流部分、双桥部分）,四、实验内容、步骤和要求： （一）使用前的准备 1、用随仪器配备的电源线将电桥连至220V交流电源，打开电

4、源开关，数字式毫伏表数码管亮，表示已接通电源。 2、选择仪器本身的数字毫伏表作电压显示，将电桥输出转换开关按下“内接” 。,（二）用直流电桥测量电阻的阻值,单桥法,1、用数字式万用表粗测待测电阻的阻值。根据测待电阻Rx阻值的大小，选择合适的电桥工作电压。 2、选择单桥（二端电桥）进行测量。将端钮1、2、3用短导线连接，端钮8、9也用短导线连接，被测电阻Rx接至7、8两接线端钮。,3、根据待测电阻Rx的大小，选择合适的R1、 R2、R3值。 为方便操作及计算，可选100、1k、10k等整数值。,R1、R2、R3电阻的步进值均为1，R3的阻值可为几千欧姆。,R3可选择接近于：,Rx的数量级约为几“

5、k”，选择R1=R2，K=R1/R2=1； Rx的数量级约为几百、几十，选择K=10或100； Rx的数量级约为几十“k”、几百“k”，选择K=0.1或0.001。,=KRx,4、先后按下G、B按钮，调节R3电阻，直至数字毫伏表指示为零，这时表示电桥已经平衡。 如果灵敏度太低，可适当调高工作电源的电压。 注意：如预先未知Rx的大小，按下G、B按钮时应迅速观察数字毫伏表的示数，如较大，应立即松开G、B，适当调节电阻R3，直到数字毫伏表示数为零。 5、计算被测电阻值。,DHW1型温度传感实验装置,加热装置,（三）用非平衡电桥法测量温度、铜电阻、电压输出间的关系 1、准备工作： （1）根据铜电阻阻值

6、的大小（室温下约55），选择合适的电桥工作电压（3V）。将控制仪的“铜电阻”接线柱与非平衡电桥的测量端相接。 （2）按照温控仪面板各插座的功能用实验连线与加热装置的相关插座连接好，将温控仪面板上的加热电流开关关闭。 加热装置上盖盖严，以免影响控温效果。 （3）将专用电源线插入电源插座，打开温控仪后面板上的电源开关，前面板的显示屏上“测量值”应显示当时的环境温度（室温）。,2、用平衡电桥测量热电阻的阻值与温度的关系 A、测量室温时铜电阻的电阻值。选择比例电桥，取R110R2（1000）,在室温下调节R3，使毫伏表示数为零，此时，Rt00.1R3，记下室温t0 和Rt0。 B、设定加热温度。利用设

7、定键S和加、减数键（、）设定加热的最高温度（如70）。然后打开加热电流开关，使铜电阻加热。加热电流1A。 C、测量电阻值Rt与温度t的关系。调节R3增加10(R3可去掉尾数取整10的值)，观察毫伏表示数的变化，当示数为零时，PV屏显示的温度值即为此时铜电阻的温度t 。记下此时铜电阻的温度t与电阻值Rt（0.1 R3）。 D、以后依次使R3增大10。记录每次R3改变时相应的温度与电阻值。要求测量10个数据。,3、测量非平衡电桥输出电压与热电阻温度的关系 （接前一实验） （1）关闭加热电流开关，使加热装置内的温度下降（可将支撑杆向上抬升，加快降温）。 （2）选择比例电桥，设置电阻R1=10R2，R

8、3 =10Rt0，测量过程中保持不变。 （3）从温控仪PV屏显示最高温度开始，记录降温过程中一系列温度值t（温度值可取整数）及与之相应的非平衡电桥输出电压Uo的数值，每隔5记录一组数据，至室温附近。,4、实验结束 实验完毕后，将温度设置为000.0，同时将面板上的加热电流开关断开，打开风扇，使加热装置内的温度快速下降至室温。然后关闭电源，拔下电源插座。,五、测量数据记录,表61 电阻的测量（ 端电桥） 粗测电阻Rx = ， R1= ， R2= ， 温度(室温) t0 = ,二,表62 用平衡电桥测量铜电阻的阻值与温度的关系 桥路形式： R1= ，R2= ， t0 = ,比例电桥,表63 用非平

9、衡电桥测量电桥输出电压与温度的关系 桥路形式： R1= ，R2= ，R3= ，Rt0= ， t0 = ,比例电桥,六、注意事项 1、除设置加热温度外，不得改动温控器内部任何参数。 2、电桥使用时，应避免将R1、R2 、R3同时调到零值附近测量，以防止出现较大工作电流，降低测量精度。 3、选择不同的桥路进行测量时，应注意选择合适的工作电压。 4、原则上，电桥平衡时电桥的毫伏表的示数应为零，由于R1、R2 、R3的步进值均为1，实际上可能无法调节使毫伏表的示数为零。如调不到零，则应调到最接近为零。 5、断电后方可清洁仪器。,六、思考题 1、简述平衡电桥和非平衡电桥的区别。 3、为什么用电桥测量电阻前，要先用万用表粗测电阻的阻值？,（二）用直流电桥测量电阻的阻值 分别测量大于100的电阻的阻值和小于100的电阻的阻值。,1、用数字式万用表粗测待测电阻的阻值。根据测待电阻阻值的大小，选择合适的电桥工作电压。 2、被测电阻大于100时选择单桥（二端电桥）进行测量。将端钮1、2、3用短导线连接，端钮8、9也用短导线连接，被测电阻Rx接至7、8两接线端钮。,2、三端电桥测量法,电阻的阻值较小（10R100），或电