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惠斯登電橋（平衡電橋）測電阻的原理
2014-8-20 閱讀(5793)
什么是惠斯登電橋
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，調節電橋平衡，即調節電橋四個“臂”R1、R2、R3、Rx，當檢流計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K有0.001，0.01，0.1，1, 10，100，
1000七檔。根據待測電阻Rx大小選擇K，調節R3使檢流計G為零，
由Rx = KR3 求出待測電阻Rx值。
電流計G 的 B、D兩點電位
由上式看出，當R1R3 = R2Rx時，電流計G 的 B、D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構線路
（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構線路.提示: 當比率轉換開關K連接到0.001的擋位時, R1代表一只電阻的值， 而R2代表7只電阻串聯值.在不同的擋位時,R1 R2所代表的電阻串聯值.各不相同.Rx:被測電阻接線柱R3:由四個可變電阻箱串聯組成.每個可變電阻箱的擋位X1Ω、X10Ω、X100Ω、X1000Ω構成.箱式惠斯登電橋的操作法
1.檢流計的指針作調零處理.
2.確定待測量電阻的大致數值,在Rx被測電阻接線柱間接上被測量電阻.
3.根據被測量電阻的大小值選定比率轉換開關K連接的擋位.
4.測量時用躍接法按下"B"和"G"按鈕（按下后立即
松開），若指針偏向"+"方向.則增加R3的數值;若指針偏向"-"方向,則減小R3的數值,反復調節直至電橋平衡.
5.測量有感電阻（如電機、變壓器等）時,應先接通"B"和后接通"G"按鈕,斷開時應先放開"G"再放開"B".
6.使用完畢,必須斷開"B"和"G"按鈕,并且將檢流計的聯接片接在"內接"位置,也保護檢流計.
箱式惠斯登電橋的結構（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:
當比率K不變,Rx和R3的位置相互交換,得到R｀3= KRx , R｀3是交換后電橋平衡的新值,將Rx=KR3和R｀3=KRx兩式整理得
得到的結果與比率K系統無關，說明此法可以抵消系統誤差的影響.
四、惠斯登電橋原理在溫度控制技術中的應用
惠斯登電橋原理的應用: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,同時廣泛應用在自動控制技術中.
惠斯登電橋原理在溫度控制技術中的應用若R1、R2、R3為固定電阻，Rx為熱敏電阻,即隨溫度變化的電阻，Rx=R （t）。設室溫t= t0時，Rx= Rx0，當溫度t = t0+Δt時，Rx = Rx0+ΔRx，由（4-22-3）式求得電壓Uo為：
（7——4）
在室溫t0時要預調平衡，即調節R1、R2和R3，使R1R3=R2Rx0，則（4-22-4）式變為：
（7——5）
若Rx電阻變化很小，ΔRx<< R1、R2、R3，則（4-22-5）式分母中ΔRx項可以略去，（7——5）式變為：
（7——6）
這個電壓Uo是溫度升高引起的，可以用這個電壓Uo去控制溫度調控設備。
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）式變為：
（7——7）
②輸出對稱電橋（電流計端等臂），也稱臥式電橋：當 R1=Rx0，R2=R3，且R1≠R3，（7——6）式變為：
（7——8）
③電源對稱電橋（電源端等臂），也稱為立式電橋：當 R1=R2，R3=Rx0，且R1≠R3，（4-22-6）式變為：
（7——9）
由上三式可以看出，當ΔRx << R1、R2、R3 時，三種電橋的輸出電壓Uo均與成線性關系. 若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 。
