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直流单电桥测量电阻 单臂电桥

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单臂电桥(DC单桥测量电阻)
桥梁分为DC桥和交流桥 。DC电桥分为单桥和双桥 ， 分别测量中等电阻和小电阻 。交流电桥可以测量电感、电容或复阻抗 。由于电量的测量具有精度高、易于传输和存储的优点 ， 所以工程中的很多非电量 ， 如温度、应力、应变等物理量 ， 通常都是通过传感器转换成电阻和电容的变化 ， 再通过电桥进行测量 。本节介绍DC单桥测电阻的原理 。
单DC桥的工作原理
单DC电桥也叫惠斯通电桥和惠斯通电桥 。原理电路如图1所示 。其中 ， R1、R2、R3、R4组成四个桥臂 ， A、B、C、D为四个顶点 ， G为振镜 ， E为电源 。电源接在A、B两点之间 ， 称为电源对角线 。C点和D点之间接一个检流计 ， 叫做检流计的对角线 。
图1单桥示意图
当调节几个桥臂的电阻使得检流计支路的电流IA=0等于0时 ， 该桥称为“平衡” ， 有:i1 = I2 ， i3 = i4 。利用电路理论 ， 我们可以得到:
上面的公式表明 ， 当电桥平衡时 ， 电桥相对桥臂的电阻乘积相等 。如果Rl是未知电阻 ， 假设该值是Rx ， 则可以从R2、R3和R4的值获得测得的电阻Rx的值 。
在实际的桥式电路中 ， 调节两个可调电阻R2和R3通常是连在一起的 ， 所以调节R2/R3的比值 ， 一般为10n 。R2/R3提供了一个比例 ， 所以R2和R3也被称为“比例臂” 。R4的值可以从零开始连续调整 。它的数字位数由电桥的精度决定 ， 电桥被称为比较臂 。
不平衡DC单桥测量电阻
当图1所示的DC单桥不平衡时 ， 可以通过测量桥上的电流或桥上的电压来测量待测电阻 。或者 ， 待测电阻可以连接到一个“电桥” ， 如图2所示 。在这种情况下 ， 电桥应该是不平衡电桥 ， 通过测量电桥上的电流IX或电压可以确定待测电阻Rx 。
计算过程如下:去掉图2中的“桥”Rx ， 剩下的电路是一个以A和B为输出端的二端网络 。这种双端网络的戴维宁等效电路如图3所示 。在…之中
图2不平衡DC单桥测量电阻
图3不平衡惠斯通电桥的计算
可以看出 ， 电桥电流Ix和待测电阻Rx是单值函数关系 。如果用安培计测量电桥电流 ， 就可以反过来计算出被测电阻的值 。这就是不平衡电桥测电阻的原理 。
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