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硬件设计（8）
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惠斯通电桥是由四个电阻组成的电桥，这四个电阻叫做电桥的电桥臂，惠斯通电桥利用电阻的变化来物理量的变化，是一种精度很高的测量方式。其电路形式如下图所示。
通过欧姆定律可以计算出每个电阻两端的电压。在R1和R4这个桥臂上，R1，R4将2.5V电压分压，R4电阻两端得到的电压即为V2；在R2和R5这个桥臂上，R2，R5将2.5V电压分压，R5电阻两端得到的电压即为V1。领V=2.5V，下面分别用欧姆定律计算V1和V2。
流过电阻R1和R4的电流I2:
R4两端的电压：
流过电阻R2和R5的电流I1:
R5两端的电压：
V1和V2的电压差：
由此可以看出，如果4个电阻都相等，即R1=R2=R4=R5，那么ΔV=0。
如果有三个电阻相等，假设R1 = R4=R5=2K，R2 =82Ω，那么V2 = 1.25V,V1=2.4V，ΔV = 1.15V。
在实际使用中，我们通常将其中三个电阻值固定， 而将另外一个电阻换成热敏电阻、压敏电阻、PT100等，这时候就可以用电桥来测物理量了。如果将PT100接入电桥，随着环境温度的变化，PT100的阻值发生变化导致ΔV发生变化，将差分电压ΔV通过差分运放放大后进入单片机的AD采样，再对照PT100的电阻-温度对应表就可以知道当前环境的温度了。
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[浏览次数：10373次]惠斯通电桥
惠斯通电桥的简介
　　惠斯通电桥是用比较法测定电阻的仪器，它有四个桥臂，一个检流计和一个电源，接入检流计的对角线称为“桥”。当通过检流计的电流为零时，电桥达到了平衡状态，可以求出电阻的阻值。待测电阻就等于比率臂乘以比较臂。
惠斯通电桥的操作
惠斯通电桥的简介
惠斯通电桥是用比较法测定电阻的仪器，它有四个桥臂，一个检流计和一个电源，接入检流计的对角线称为“桥”。当通过检流计的电流为零时，电桥达到了平衡状态，可以求出电阻的阻值。待测电阻就等于比率臂乘以比较臂。
惠斯通电桥的操作
1.将被测电阻连接在X1和X2两个端钮间。2.估测被测电阻之近似值，将倍率旋钮和比较臂旋钮旋至适当档位。并调整检流计上的零位调节器，使检流计指针停在零线上。3.按下按钮“B0”和“G1” ，分别调整四个比较臂旋钮，直至检流计指针基本指零，放开“G1” ，随即再按下“G0” ，再次调整四个比较臂旋钮，，直至检流计指针指零为止。4. 操作时应注意，按钮的顺序是先按B后接G，先放G后放放开B。电流计上的旋扭是调节指针零点的，叫做机械调零器。
惠斯通电桥的测量原理
图1是惠斯通电桥的原理图。四个电阻R0、R1、R2、Rx连成四边形，称为电桥的四个臂。四边形的一个对角线连有检流计，称为“桥”；四边形的另一对角线接上电源，称为电桥的“电源对角线”。E为线路中供电电源，学生实验用双路直流稳压电源，电压可在0-30V之间调节。R保护为较大的可变电阻，在电桥不平衡时取最大电阻作限流作用以保护检流计；当电桥接近平衡时取最小值以提高检流计的灵敏度。限流电阻用于限制电流的大小，主要目的在于保护检流计和改变电桥灵敏度。电源接通时，电桥线路中各支路均有电流通过。当C、D两点之间的电位不相等时，桥路中的电流，检流计的指针发生偏转；当C、D两点之间的电位相等时，桥路中的电流，检流计指针指零（检流计的零点在刻度盘的中间），这时我们称电桥处于平衡状态。因此电桥处于平衡状态时有：于是 即此式说明，电桥平衡时，电桥相对臂电阻的乘积相等。这就是电桥的平衡条件。根据电桥的平衡条件，若已知其中三个臂的电阻，就可以计算出另一个桥臂电阻，因此，电桥测电阻的计算式为：（1）电阻、为电桥的比率臂，为待测臂，为比较臂，作为比较的标准，实验室常用电阻箱。由(1)式可以看出，待测电阻由比率值和标准电阻决定，比值可以作成10n，这是成品电桥常用的方法。检流计在测量过程中起判断桥路有无电流的作用，只要检流计有足够的灵敏度来反映桥路电流的变化则电阻的测量结果与检流计的精度无关，由于标准电阻可以制作得比较精密，所以利用电桥的平衡原理测电阻的准确度可以很高，大大优于伏安法测电阻，这也是电桥应用广泛的重要原因。
惠斯通电桥的实验
一、实验任务及操作步骤楷体1、按实验室提供的自组电桥板及有关器件按图2路，组装惠斯通电桥，并用它来测量未知电阻 。2、测电桥相对灵敏度。电桥调平衡后，将Rs改变一微小量±ΔRs，记下检流计指针向左右分别偏转的格数 。3、用箱式电桥测未知电阻 。二、数据处理自组电桥：待测电阻Rx的相对不确定度本装置三、数据记录表格1、自组电桥2、箱式电桥
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iPhone8 CAD设计图流出:全面屏+垂直双摄像头。用惠斯通电桥测电阻
预习思考题
、推导自组惠斯通电桥实验公式：Ｒ
、何谓比较法？实验中用哪两个物理量进行比较？
答：比较法是将相同类型的被测量与标准量直接或间接地进行比较，从
而求出其大小的一种测量方法。电桥法测电阻是将被测电阻与已知阻值的
标准电阻进行比较。
、何谓电桥平衡？实验中如何判断电桥平衡？
答：电桥电路中，桥支路的两个顶点（教材
点）的电势相等时，检流计中无电流通过，称为电桥达到平衡。判断电桥
平衡的方法有二：一是反复通断
键，看检流计有无偏转（跃接法）；二
是稍稍改变
，观察检流计有无偏转。
实验后思考题
、自组电桥实验中，检流计指针总向一边偏转，可能的原因有几种？
答：检流计指针总偏向一边，可能是比率臂（倍率）
选择不恰当，此
时只要改变
的值，就能使指针偏向另一边。另一种可能是四个桥臂中有
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资料评价：
所需积分：2惠斯登电桥计算器器
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惠斯通电桥是一个非常有用的电路。当桥完全平衡时，右边电阻相同，左侧电阻（R1=R3,和 R2=Rx），桥两端的电压为零。但是，由于电阻一个小的变化，桥变得不平衡，出现一个电压差。惠斯登电桥应用，例如应变计，压力计，传感器等各种设备.
差分放大器可用于提取共模信号，同时拒绝了所有的共模噪声。作为一个非常小的信号变化可以从桥中提取，因为共模噪声很容易被拒绝.
Inputs输入:
Vin: 输入电压:
VB:& Bridge Voltage桥电压
" name=B1>
<INPUT onclick=Compute2(document.ParamForm); type=button value="
&电桥电压的计算方法如下：
VB=& Vin*[Rx/(R3+Rx)- R2/(R1+R2)]
如果R3=R1, 和 Rx= R2+delta,
VB=& Vin*[
(R2+delta)/(R1+R2+delta)-R2/(R1+R2)]
现在，如果我们假设delta比R1 +
R2的小，那么
Vin*[delta/(R1+R2)]
因此，我们可以看到，桥电压约成正比错误delta，由电阻总和除以一边。
由于桥电压，我们可以计算为一个未知的电阻值。
(R1+R2)*(R3+Rx)*VB/Vin= Rx*(R1+R2)+ R2*(R3+Rx)
Rx*(R1+R2)*VB/ Vin +& R3* (R1+R2)VB/Vin= Rx*R1+Rx*R2 - R2*R3-
Rx*R1 - Rx*(R1+R2)*VB/ Vin&&= R2*R3 + R3*
(R1+R2)VB/Vin
Rx =&(R2*R3 + R3* (R1+R2)VB/Vin )/ (R1- (R1+R2)*VB/ Vin)
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