设计性试验：非平衡电桥

1、 设计性试验：非平衡电桥 n【实验目的实验目的】n1掌握非平衡电桥原理和使用方法掌握非平衡电桥原理和使用方法n2理解铜电阻温度特性，通过设计掌握利用理解铜电阻温度特性，通过设计掌握利用非平衡电桥测量铜电阻温度系数的方法非平衡电桥测量铜电阻温度系数的方法n3了解半导体热敏电阻温度特性，通过非平衡电桥测量NTC热敏电阻温度特性曲线n4了解立式电桥和卧式电桥的区别了解立式电桥和卧式电桥的区别 3421RRRRkEtRRRRRRV)(411322 RRRRR4321等臂电桥RtRRtREV2)(1)(444)()(RtRtRRRR41RRR32卧式电桥 RRRtRRtREV2)(1)(4RtVEtVE

2、tRRtR)(2)(2)()(立式电桥 RRRtVEtVEtRRtR)(2)(2)()(RRR43RRR21RRtRRtRRRRREtV)(1)()(244RRn灵敏度nVS变化率设计任务n1.非平衡电桥工作原理（原理图、公式及步骤）非平衡电桥工作原理（原理图、公式及步骤）Vn 关系式。关系式。 n2.非平衡电桥工作特性非平衡电桥工作特性 （1）灵敏度表达式）灵敏度表达式 ； （2）非线性误差）非线性误差表达式表达式Dn.3.铜电阻温度计测量温度的原理铜电阻温度计测量温度的原理 推导推导R(t)及及V(t)表达式表达式,并求并求n思考并回答：立式电桥和卧式电桥的区别？思考并回答：立式电桥和卧式

3、电桥的区别？n4.写出实验步骤，作出数据表格。写出实验步骤，作出数据表格。 00?,SSnnVS时?,)1 (2VVVDknkEVLL?)(),1 (0tfVtRRt则的值温度系数【实验步骤及数据记录】【实验步骤及数据记录】（1）取电源电压）取电源电压1.3V，等比例臂设置，如：，等比例臂设置，如：R1=R2=R3=R4=480,开始测量前微调开始测量前微调R4平衡，从平衡态开始每改变一次平衡，从平衡态开始每改变一次R4，记，记下下BD两端两端V值。在坐标纸上绘出值。在坐标纸上绘出Vn曲线；曲线；（2）改变电源电压）改变电源电压5V，重复上述步骤；在，重复上述步骤；在坐标纸上绘出坐标纸上绘出V

4、n曲线；曲线；（3）改变）改变K值，重复（值，重复（1）(2)步骤；在坐标步骤；在坐标纸上绘出纸上绘出Vn曲线；曲线；（4）计算各）计算各n值值s及及D的值，在坐标纸上绘的值，在坐标纸上绘出出Sn及及Dn曲线；曲线； 表表1 1 用模拟传感器研究非平衡电桥工作特性用模拟传感器研究非平衡电桥工作特性R4(R4()380380400400420420440440460460480480500500520520540540560560580580n = 0n = 0时时S0S0R=1R=100 00 时时DR(R() n(n(10-4) V VBDBD(mv)(mv)E=5VE=5VK=1K=1 K

5、=10K=10 V VBDBD(mv)(mv)E=1.E=1.3V3VK=1K=1 K=10K=10 R R4(4()380380400400420420440440460460480480500500520520540540560560580580R R( ()n(10-4)VBD(mV)实验值VBD(mV)理论值S SD D表格：表格：R1=R2=R3=R4=480，电源电压，电源电压1.3V2 2 铜电阻温度计的测量铜电阻温度计的测量方法一：采用等臂或卧式电桥法测量：方法一：采用等臂或卧式电桥法测量：（1 1）按图连线，取）按图连线，取K=1K=1，测定室温时铜电阻租值测定室温时铜电阻租

6、值R R0 0 ，确定各桥臂确定各桥臂电阻值电阻值, ,即即R R1 1=R=R2 2=R=R3 3=R=R4 4= R室温室温 ，电桥平衡；电桥平衡； 若采用卧式桥路，若采用卧式桥路，即选择即选择R R2 2=R=R3 3=30=30（2010020100均可），按下均可），按下BG,BG,微调微调R R1 1=R4 = R室室温温，电桥，电桥平衡，即输出为平衡，即输出为0 0。（2 2）室温下预调平衡后开始加热，）室温下预调平衡后开始加热，2525度开始设定温度每次升高度开始设定温度每次升高5 5度，用惠斯通电桥测电阻方法测出度，用惠斯通电桥测电阻方法测出R R1 1= R R实验实验t,

7、t, 记入表格。记入表格。（3 3）升温结束后，调）升温结束后，调R R1 1= R室温室温（室温时的预调平衡值），（室温时的预调平衡值），记下记下降温过程中相应温度下的不平衡的输出电压值，直到降温过程中相应温度下的不平衡的输出电压值，直到2525度为止；度为止；（3 3）在同一坐标系作图与理论值相）在同一坐标系作图与理论值相比较比较 R R理论理论 t t ， R R实验实验 t t，图解法求出，图解法求出0 0度时的电阻值度时的电阻值R R0 0。在坐标纸上绘出在坐标纸上绘出VtVt曲线找出非曲线找出非线性区间，求出线性区间，求出D D值为值为5%5%对应的温度对应的温度t,t,用线性区间

8、数据求出电用线性区间数据求出电阻温度系数阻温度系数a(a(逐差法或最小二乘法逐差法或最小二乘法) )。表三：预调平衡时温度表三：预调平衡时温度t0=_ ,桥臂电阻： R1,R2,R3, R4方法二：采用方法二：采用立式电立式电桥法测量：桥法测量：设置电阻后，设置电阻后， R R1 1 = R R2 2 = R=50， R R3 3 = R R4 4 = R室温室温 同方法一同方法一。数据处理：作图数据处理：作图 求求a a值值t C25 303540455055606570 75 80V mv 升温降温R理论R实验注意事项：注意事项：1.1.使用电桥应避免将使用电桥应避免将R R1 1、R R2 2、R R3 3、R R4 4同时调到同时调到0 0值值附近，避免电流过大；测量的起始点电桥必须调附近，避免电流过大；测量的起始点电桥必须调至平衡，即预调平衡。至平衡，即预调平衡。2.2.显示超过量程时，尽快关闭显示超过量程时，尽快关闭B B按纽；按纽；3.3.选择不同桥路时注意选择合适电压，测铜电阻选择不同桥路时注意选择合适电压，测铜电阻时工作电压应选时工作电压应选1.31.3v v。4.4.测测R Rt t时，需要一定热平衡时间，加热挡位不应时，需要一定热平衡时间，加热挡位不应过大过大。思考