直流电桥实验报告.docx

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清华大学实验报告
系别：机械工程系
作实验日期 2008年

11月

班号：72班
5日

姓名：车德梦

（同组姓名：
教师评定：

）
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精
I2(R2'
R1')(I3
I2)r
上式中各量的意义相应地与上图中的符号相对应。解这三个方程可得：
R
R2
R
R1'r
R2
R2'
①
x
R1
R1'
R2'
rR1
R1'
双电桥在结构设计上尽量做到
R2R1
R2'
R1'
，并且尽量今小电阻
r，因此可得
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Rx

R2
R1

R
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同样，在仪器中将

R2

R1

C做成比率臂，则
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Rx

CR

②
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这样，电阻 R和Rx的电压端附近附加电阻（即两端的引线电阻和接触电阻）由于和
高阻值臂串联，其影响减小了；两个外侧电流端的附加电阻串联在电源回路中，其影响可
忽略；两个内侧电流的附加电阻和小电阻 r相串联，相当于增大了①式中的 r，其影响通
常也可忽略。于是只要将被测低电阻按四端接法接入双电桥进行测量，就可像单电桥那样用②来计算了。
直流电桥测电阻及组装数字温度计（1）非平衡电桥
一般平衡电桥测电阻， 多是以检流计 G为平衡指示器，而非平衡电桥则是将检流计 G
去掉，通过测量其两端的电压 Ut来确定电阻，如下图所示：
如果电源E一定，当某桥臂待测电阻
Rt（如金属热电阻、电阻应变片、光敏电阻等）
发生变化时，非平衡电桥的输出电压
Ut也发生变化。
非平衡电桥的输出电压公式为
Ut
R1
R
E
③
R1R2
RRt
一般来说Ut与t的关系不是线性的，为了组装数字温度计， 适当地选择电桥参数（R1、
R2、R和E），使其非线性项误差很小，在一定的温度范围内呈近似线性关系。这就是线
性化设计。
（2）互易桥
为简单起见，我们利用现有的 QJ—23型惠斯通电桥改装成非平衡桥，用铜丝电阻作
感温元件，阻值约 20 。用惠斯通电桥测量时一般会选 C=，将R置于2000 ，由该
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电桥线路知，此时

R2

10 ，R1

1000

，这样的阻值配比

Ut

测量误差较大，不能满
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足线性化设计的要求。现在我们巧改惠斯通电桥，将电源臂阻值之间的关系，就较为合理。为讨论方便，将这种电源

E和检流计GE，检流计

互易位置，这样桥
G互换的惠斯通电
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桥称之为互易桥。将

G再换成

mV

表，就改成互易了的非平衡桥，用它测量

Ut误差就会
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减小。
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（3）线性化设计
欲组装一个温度范围在0-100℃的铜电阻数字温度计，必须将
Ut～t的关系线性化，

数字电压表来显示温度值时，要求显示值：
2
1t（mV）
Ut
④
10
当温度t=0℃时，U0
0mV，此时互易桥为平衡桥有：
R2
C，R0
C或R
R0
R1
R
C
式中R0为0℃时铜丝电阻值，R为测量臂电阻，对铜电阻来说，在0-100℃范围内Rt与t市
线性关系：RtR0(1
t)，这样③式可改写为：
Ut
1
1
E
1
C(1
⑤
1C
t)
考虑到本实验中选

1，铜电阻温度系数
～103/℃，则⑤式还可以进一
步简化为：
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EC
tU
Ut
C)
2
⑥
(1