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[每日一练] 1.13#惠斯通电桥的实际应用

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    发表于 2021-1-13 11:46:45 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    本帖最后由 kobefok 于 2021-1-14 09:45 编辑
    为鼓励大家动手动脑,早日成为技术大牛。电路城论坛现在推出#每日一练#栏目,由版块版主出题及提供答案,内容涉及电源,射频,单片机等各种技术话题。我们会在周一至周五的早上10:30更新问题和前天问题的解题思路及答案。欢迎大家参与。

    本期内容来源于:
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    kobe.Fok,对电路基础,模拟电子技术,数字电子技术等有较深的理解,现主要从事电子信息技术运营方面的工作



    惠斯通电桥(又称单臂电桥)是一种可以精确测量电阻的仪器。通用的惠斯通电桥电阻R1,R2,R3,R4叫做电桥的四个臂,G为检流计,用以检查它所在的支路有无电流。
    当G无电流通过时,称电桥达到平衡。平衡时,四个臂的阻值满足一个简单的关系,利用这一关系就可测量电阻。
    惠斯通电桥是由四个电阻组成的电桥电路,这四个电阻分别叫做电桥的桥臂,惠斯通电桥利用电阻的变化来测量物理量的变化,单片机采集可变电阻两端的电压然后处理,就可以计算出相应的物理量的变化,是一种精度很高的测量方式。惠斯通电桥
    非平衡电桥一般用于测量电阻值的微小变化,例如将电阻应变片(将电阻丝做成栅状粘贴在两层薄纸或塑料薄膜之间构成)粘固在物件上,当物件发生形变时,应变片也随之发生形变,应变片的电阻由电桥平衡时的Rx变为Rx+△R,这时检流计通过的电流Ig也将变化,再根据Ig与△R的关系就可测出△R,然后由△R与固体形变之间的关系计算出物体的形变量。
    用这种方法可测量应变、拉力、扭矩、振动频率等。
    惠斯通电桥不是惠斯通发明的,在测量电阻及其它电学实验时,经常会用到叫惠斯通电桥的电路,很多人认为这种电桥是惠斯通发明的,其实,这是一个误会,这种电桥是由英国发明家克里斯蒂在1833年发明的,但是由于惠斯通第一个用它来测量电阻,所以人们习惯上就把这种电桥称作了惠斯通电桥。

    电桥平衡时,检流计所在支路电流为零,则有:
    (1)流过R1和R4的电流相同(记作I1),流过R2和R3的电流相同(记作I2);
    (2)B,D两点电势相等,即UAB=UAD。因而有 I1R1=I2R3。
    惠斯通电桥
    由于三个阻值已知,便可求得第四个电阻。测量时,选择适当的电阻作为R1和R2,用一个可变电阻作为R3,令被测电阻充当R4,调节R3使电桥平衡,而且可利用高灵敏度的检流计来测零,故用电桥测电阻比用欧姆表精确。
    电桥不平衡时,G的电流IG与R1,R2,R3,R4有关。利用这一关系也可根据IG及三个臂的电阻值求得第四个臂的阻值,因此不平衡电桥原则上也可测量电阻。
    在不平衡电桥中,G应从“检流计’改称为“电流计”,其作用不是检查有无电流而是测量电流的大小。可见,不平衡电桥和平衡电桥的测量原理有区别。利用电桥还可测量一些非电学量。
    在不平衡电桥中,可以通过KVL、KCL求解电流的大小。
    问:惠斯登电桥为什么不宜用于测量高电阻(如10^6Ω以上的电阻)﹖又为什么不能测量1Ω以下的低电阻?

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