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电桥的应用及原理
电桥的应用及原理
1．惠斯登电桥（平衡电桥）测电阻的原理
惠斯登电桥原理图1中，接通电源，调节电桥平衡，即调节电桥四个“臂”R1、R2、R3、Rx，当检流计的指针指零，B、D两点电位相等，则有 ，式中 称为比率。箱式惠斯登电桥的比率有0.001，0.01，0.1，1，10，100，1000七档。根据待测电阻Rx大小选择K，调节R3使检流计G为零，由 求出待测电阻Rx值。
2．非平衡电桥电压输出测电阻的原理
图2中，非平衡电桥的BD两端接负载电阻为Ro的电压表。该电桥不需要调平衡，只要测量输出电压Uo或电流Io，就可得到Rx值。
当负载电阻Ro®¥（即电桥输出处于开路状态）时，Io=0，电桥输出端接数字电压表或高输入阻抗放大器时属这种情况。
因Io=0，故I1=I4，I2=I3，根据分压原理，输出电压Uo为：
                                             （4-22-3）
由（4-22-3）式看出，当R1R3=R2Rx时，Uo=0，电桥处于平衡，这就是惠斯登电桥。
若R1、R2、R3为固定电阻，Rx为随温度变化的电阻，Rx=R(t)。
设室温t=t0时，Rx=Rx0，当温度t =t0+D t时，Rx =Rx0+DRx，由（4-22-3）式求得电压Uo为：
                          （4-22-4）
在室温t0时要预调平衡，即调节R1、R2和R3，使R1R3=R2Rx0，则（4-22-4）式变为：
                        （4-22-5）
若Rx电阻变化很小，DRx<<R1、R2、R3，则（4-22-5）式分母中DRx可以略去，（4-22-5）式变为：
                                      （4-22-6）
下面分三种桥式电路讨论：
① 等臂电桥：R1=R2=R3=Rx0 ，（4-22-6）式变为：
  即                               （4-22-7）
②输出对称电桥，也称卧式电桥：R1=Rx0，R2=R3，且R1¹R3，（4-22-6）式变为：
  即                               （4-22-8）
③电源对称电桥，也称为立式电桥：R1=R2，R3=Rx0，且R1¹R3，（4-22-6）式变为：
                                         （4-22-9）
由上三式可以看出，当DRx<<R1、R2、R3时，三种电桥的输出电压Uo均与 成线性关系。
若Rx0、DRx相同情况下，等臂电桥、卧式电桥输出电压Uo比立式电桥输出电压Uo高，故灵敏度也高；而立式电桥测量范围大，可以通过选择R1、R3来扩大测量范围，R1、R3差距越大，Rx测量范围也越大。
测量电压Uo后，计算出DRx，从而求得Rx=Rx0+DRx。
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