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实验名称： 直流非平衡电桥的应用
评
分
--数字温度计的设计 姓名学号班级 桌号 同组人 本实验指导教师实验地点：基础教学室 实验日期年月日时段
一、实验目的：
.掌握直流非平衡电桥的工作原理及与直流平衡电桥的异同；
.学****直流非平衡电桥的使用方法；
.学****传感器非线性特性的线性化设计
•用直流非平衡电桥设计一款数字温度计。
二、实验仪器与器件：
、型非平衡电桥、导线若干；
、型温度传感实验装置（铜电阻、热敏电阻） ；
三、实验原理：
•直流平衡电桥、直流非平衡电桥
直流电桥可分为平衡电桥和非平衡电桥 （非平衡电桥也称不平衡电桥或微差电桥） 。平衡
电桥需要工作在平衡态下，可以准确测量未知电阻（如单臂电桥），测量精度很高。但平衡的 调节要求严格，需要耗费一定的时间。 非平衡电桥 工作在非平衡态下，可测量任一桥臂上的
物理量变化。实际生产技术中，往往有些待测量准确度要求不是很高，但需要连续快捷的测 量。如：铁路桥梁的应力检测、产品质量检测及待测量的变化量中。尤其在传感器技术越来 越广泛应用于各种非电学量测量情况下，智能检测和自动控制系统中，直流非平衡电桥就显 示出了优势，这时电桥中某一个或几个桥臂，往往是具有一定功能的传感元件，这些元件的 电阻值随待测物理量（如温度、压力）的变化而相应改变，电桥处于非平衡状态。禾U用非平 衡电桥可以很快连续测量这些传感元件电阻的变化，由此获得这些物理量变化的信息。本实 验就是利用直流非平衡电桥的特点设计一款数字温度计。
.非平衡电桥工作原理
与平衡电桥如图（）相似，但测量方法上有很大差别。平衡电桥的待测电阻是定值电阻，当调
Ri
非平衡电桥工作思路： 直流非平衡电桥的电路如图（）所示，其在构图形式上
0，因此，平衡电桥可以准确地
节Ro使Io =O,Uo =0 （平衡的意义），得到Rx 1 R
R2
测量电阻。如果将平衡电桥电路中的待测电阻换成一个电阻型传感器，在某一条件下，先调 整电桥达到平衡，得到此条件下的电阻阻值。然后，当外界条件改变时，传感器阻值会有相
应变化，此时，桥臂上的电阻 Ri、R2、R3保持不变，而 Rx变化，这时电桥不再平衡，桥
路两端的电压随之而变。即：1。=0，Uo随之变化（不平衡的意义），而Uo的大小反映了
Uo （或电流信号）引出来加
电阻的变化情况，这时，如果我们把、两点的不平衡电压信号 以测量【如图（）】，就可以根据U。与Rx的函数关系，通过检测连续变化的U。就可以检测连 续变化的Rx，由此可检测传感器电阻对应的连续变化的非电量。这就是非平衡电桥工作的
基本思路。
Ra
Hi
图（）直流平衡电桥
'I
E
图（）直流非平衡电桥
i4
Rl
非平衡电桥的桥路形式:
根据直流非平衡电桥桥臂上电阻满足的关系，其桥路有如下几种形式：
（）等臂电桥：电桥的四个桥臂电阻阻值相等。即 尺=R2二R3二Rxo;其中Rxo是Rx的
初始值，对应于电桥平衡状态 Uo =O
（）卧式电桥也称输出对称电桥： 这时电桥的桥臂电阻对称于输出端， 即R<| = R3, R2二Rxo，