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什么是惠斯登電橋

更新時間:2014-07-29點擊次數(shù):3378

一、惠斯登電橋(平衡電橋)測電阻的原理.   

    惠斯登電橋原理圖1中,接通電源,調(diào)節(jié)電橋平衡,即調(diào)節(jié)電橋四個“臂”R1R2、R3Rx,當(dāng)檢流計G的指針指零,B、D兩點電位相等,則有

    式稱為比率k。箱式惠斯登電橋的比率K0.001,0.01,0.1,1, 10100,
    1000七檔。根據(jù)待測電阻Rx大小選擇K,調(diào)節(jié)R3使檢流計G為零,
    Rx = KR3 求出待測電阻Rx值。

    電流計 BD兩點電位

    由上式看出,當(dāng)R1R3 = R2Rx時,電流計 BD兩點電位差Uo=0,電橋處于平衡,這就是惠斯登電橋。

二、箱式惠斯登電橋的結(jié)構(gòu)線路

    (以QJ23型箱式直流單臂電橋為例)圖(a

    分析箱式惠斯登電橋的結(jié)構(gòu)線路.提示當(dāng)比率轉(zhuǎn)換開關(guān)K連接到0.001的擋位時, R1代表一只電阻的值, R2代表7只電阻串聯(lián)值.在不同的擋位時,R1 R2所代表的電阻串聯(lián)值.各不相同.Rx:被測電阻接線柱R3:由四個可變電阻箱串聯(lián)組成.每個可變電阻箱的擋位X1Ω、X10Ω、X100Ω、X1000Ω構(gòu)成.箱式惠斯登電橋的操作法

    1.檢流計的指針作調(diào)零處理.
    2.
確定待測量電阻的大致數(shù)值,Rx被測電阻接線柱間接上被測量電阻.
    3.
根據(jù)被測量電阻的大小值選定比率轉(zhuǎn)換開關(guān)K連接的擋位.
    4.
測量時用躍接法按下"B""G"按鈕(按下后立即
松開),若指針偏向"+"方向.則增加R3的數(shù)值;若指針偏向"-"方向,則減小R3的數(shù)值,反復(fù)調(diào)節(jié)直至電橋平衡.
    5.
測量有感電阻(如電機、變壓器等)時,應(yīng)先接通"B"和后接通"G"按鈕,斷開時應(yīng)先放開"G"再放開"B".
    6.
使用完畢,必須斷開"B""G"按鈕,并且將檢流計的聯(lián)接片接在"內(nèi)接"位置,也保護檢流計.

箱式惠斯登電橋的結(jié)構(gòu)(以QJ23型箱式直流單臂電橋為例)
版面布置圖圖(B

三、測量方法

1.在被測電阻位置接待測電阻Rx按惠斯登電橋的操作方法直接測量.

2.交換測量法

    當(dāng)比率K不變,RxR3的位置相互交換,得到R3= KRx , R3是交換后電橋平衡的新值,Rx=KR3R3=KRx兩式整理得 

得到的結(jié)果與比率K系統(tǒng)無關(guān),說明此法可以抵消系統(tǒng)誤差的影響

四、惠斯登電橋原理在溫度控制技術(shù)中的應(yīng)用

    惠斯登電橋原理的應(yīng)用:惠斯登電橋可以測量電阻、電容、電感、溫度、頻率、及壓力等許多物理量,同時廣泛應(yīng)用在自動控制技術(shù)中.

     惠斯登電橋原理在溫度控制技術(shù)中的應(yīng)用若R1、R2R3為固定電阻,Rx為熱敏電阻,即隨溫度變化的電阻,Rx=R t)。設(shè)室溫t= t0時,Rx= Rx0,當(dāng)溫度t = t0+Δt時,Rx = Rx0+ΔRx,由(4-22-3)式求得電壓Uo為:

    7——4

    在室溫t0時要預(yù)調(diào)平衡,即調(diào)節(jié)R1、R2R3,使R1R3=R2Rx0,則(4-22-4)式變?yōu)椋?/span>

    7——5

    Rx電阻變化很小,ΔRx<< R1、R2R3,則(4-22-5)式分母中ΔRx項可以略去,(7——5)式變?yōu)椋?/span>

    7——6

    這個電壓Uo是溫度升高引起的,可以用這個電壓Uo去控制溫度調(diào)控設(shè)備。

五、惠斯登電橋各橋臂之間的三種典型情況

下面分別進行分析討論:

①等臂電橋:R1=R2=R3=Rx0 ,(7——6)式變?yōu)椋?/span>

    7——7

②輸出對稱電橋(電流計端等臂),也稱臥式電橋:當(dāng) R1=Rx0,R2=R3,且R1R3,(7——6)式變?yōu)椋?/span>

    7——8

③電源對稱電橋(電源端等臂),也稱為立式電橋:當(dāng) R1=R2R3=Rx0,且R1R3,(4-22-6)式變?yōu)椋?/span>

    7——9

    由上三式可以看出,當(dāng)ΔRx << R1R2、R3 時,三種電橋的輸出電壓Uo均與成線性關(guān)系.  Rx0、ΔRx相同情況下,等臂電橋、臥式電橋輸出電壓Uo比立式電橋輸出電壓Uo高,故靈敏度也高;而立式電橋測量范圍大,從(7——9)式中的

     7——10

    項看出可以通過選擇R1、R3來擴大測量范圍,R1、R3差距越大,Rx測量范圍也越大。而測量電壓Uo后,計算出ΔRx,從而求得Rx= Rx0+ΔRx 。

 

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