1/4直流非平衡电桥(实验讲义)2012年09月08日直流电桥是一种精密的非电量测量仪器，有着广泛的应用。它的基本原理是利用已知阻值的电阻，通过比例运算，求出一个或几个未知电阻的阻值。直流电桥可分为平衡电桥和非平衡电桥。平衡电桥需要通过调节电桥平衡求得待测电阻阻值，如惠斯登电桥、开尔文电桥均是平衡式电桥。平衡电桥可用来测定未知电阻，由于需要调节平衡，因此平衡电桥只能用于测量具有相对稳定状态的物理量，比如固定电阻的阻值。而对变化电阻的测量有一定的困难。如果采用直流非平衡电桥，则能对变化的电阻进行动态测量，直流非平衡电桥输出的非平衡电压能反映电阻的变化，在实际应用中许多被测物理量都与电阻有关，如力敏电阻、热敏电阻、光敏电阻等，只要将这些特殊的电阻装在电桥的一个桥臂上，当某些被测量发生变化时，就引起电阻值的变化，从而输出对应的非平衡电压，就能间接测出被测量的变化。利用这种原理我们可制作电子天平、电子温度计、光通量计等。因此直流非平衡电桥与平衡电桥相比，有着更为广泛的应用。实验目的（1）了解非平衡电桥的组成和工作原理以及它在实际中的应用。（2）学会用外接电阻箱研究非平衡电桥的输出电压与应变电阻的关系，通过作图研究其线性规律。（3）了解桥臂电阻大小对待测电阻的灵敏度和线性范围的影响，学会根据不同的测量需求来选择合适的桥臂电阻。（4）学会利用非平衡电桥测量Cu丝的电阻温度系数。实验仪器稳压电源、电阻箱、万用表（用作毫伏表）、Keithy2000（用作微伏特表）、铜丝（漆包线）、加热台、温度计、导线等。实验原理非平衡电桥原理如图1所示，当R3/R2=R4/R1时，电桥平衡，即：Ig=0，Ug=0；当用R4+ΔR代替R4时，R3/R2不等于R4+ΔR/R1，此时，Ig不等于0，Ug不等于0，为非平衡状态。Ug为数字电压表电压（电压表内阻为无穷大），应用电路分析知识，可算出输出的非衡电压为：24213142323......(1)()()()gsRRRRRRUURRRRRRR分析上式，可以得到电桥的三种形式：（1）等臂电桥：R1=R2=R3=R4=R（2）卧式电桥：R1=R4，R2=R3（3）立式电桥：R1=R2，R4=R3将等臂和卧式条件带入（1）式经简化得：41......(2)/41/2sgUURR称为电阻的应变（即：相对变化量）我们在设计电桥时，令4RR，则0，于是有：4......(3)44ssgUUURR输出的非平衡电压Ug与桥臂电阻的变化量成正比，为线性关系；当ΔR较大时，（2）式中的δ/2项不能省略，此时：141/2sgUU...
