非平衡电桥的输出特性研究

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1、做非平衡电桥的输出特性研究08128041唐浩摘要：基于非平衡电桥是最常见、最普遍的信号调理电路之一。本实验通过研究非平衡电桥在单臂，双臂，四臂输入下的电压输出特性，分析其灵敏度和非线性误差。关键词：非平衡电桥；电压输出特性；灵敏度；非线性误差outputcharacteristicofNon-balanceelectricbridge08128041Tang-haoAbstract:Basedonnon-balancedbridgeisthemostcommon,themostcommononesi

2、gnalconditioningcircuit.ThisexperimentreaserchontheoutputcharacteristicofNon-balanceelectricbridge,whichworkonSinglearmsdoublearmsandfourarms,analysisthesensitivityandnonlinearerrorofNon-balanceelectricbridge.KeyWords：Non-balanceelectric;bridge;outputch

3、aracteristic;sensitivitynonlinearerror.0引言近年来，非平衡电桥在教学中受到了较多的重视，因为通过它可以测量一些变化的非电量，这就把电桥的应用范围扩展到很多领域，实际上在工程测量中非平衡电桥已经得到了广泛的应用[1]。在传感技术，非电量测量技术，以及在自动检测技术中广泛用作测量信号的转换。对于电阻型传感器，利用非平衡电桥可以很快测量这些传感元件的电阻值的变化，从而得到这些物理量变化的信息。为此进行非平衡电桥的输出特性研究。1实验基本原理1.1实验电路图如图1[2]

4、所示：图1非平衡电桥的实验原理图图1中非平衡电桥由四个可变电阻构成，通过数字万用表来测量电桥输出电压。设电源电压输出为，非平衡电桥的输出电压为。则（1）经式（1）化简得：（2）可知，非平衡电桥的输出电压取决于各电阻的相对阻值变化。二理论分析1.2单臂输入非平衡电桥[3]设工作臂为，,,,根据式（2）得：输出电压：（3）设电桥比率,灵敏度：（4）单臂工作时非线性误差为：。1.3双臂输入非平衡电桥[3]工作臂为相邻的两个桥臂，，，，根据式（2）得：输出电压：(5)输出电压的灵敏度：（6）其非线性误差：。1

5、.4四臂输入非平衡电桥[3]工作臂为四个桥臂：，,根据式（2）得：输出电压：（7）其电桥输出的灵敏度：（8）非线性误差为:。三实验装置、测量与结果本实验用一个两用非平衡电桥实验箱和3个电阻箱完成，按上图所示方式连接电路图，将电源档拨至6V档，将首先将四个桥臂的电阻调至相等，使电桥达到平衡。调节电阻后，电桥变为非平衡状态，这时对应于一个电压，通过对这个电压的测量，研究其输出特性[5]。3.1单臂输入非平衡电桥电压测量实验开始前将四个电阻调至相等，通过调整工作臂电阻的值，每次改变2，测量出对应的输出电压。

6、通过这个电压，根据公式，可以算出每次改变电阻之后对应的非线性误差，根据拟合曲线，算出其灵敏度。表1单臂输入非平衡电桥电压测试数据，2.09.980.3%4.019.890.7%6.029.961%8.039.881.3%10.049.841.7%其特性曲线如下：图2单臂输入非平衡电桥输出电压与改变电阻的关系其拟合曲线解析式为：由式(3).(4)可计算其灵敏度为3.2双臂输入非平衡电桥电压测量实验开始前将四个电阻调至相等，通过改变两个电阻值的大小，使其改变的大小相等，方向相反，由以上理论可知，其非线性误

7、差为0，经过拟合曲线，可得出其灵敏度。表2双臂输入非平衡电桥电压测试数据,2.019.584.039.866.059.718.079.6710.099.46其特性曲线如下：图3双臂输入非平衡电桥输出电压与改变电阻的关系其拟合曲线的解析式为，由式(5).(6)可计算其灵敏度为3.3四臂输入非平衡电桥电压测量实验开始前将四个电阻调至相等，改变四个桥臂测阻值大小，使每次阻值改变的大小相等，方向相对应，其非线性误差为0，经过拟合曲线得出其灵敏度。表3四臂输入非平衡电桥电压测试数据,,,,2.039.04.07

8、9.516.0119.328.0158.9910.0199.62其特性曲线如下：图4四臂输入非平衡电桥输出电压与改变电阻的关系其拟合曲线的解析式为，由式（7）.（8）可计算其灵敏度为3非平衡电桥的应用在传感技术，非电量测量技术，以及在自动检测技术中广泛用作测量信号的转换。对于电阻型传感器，利用非平衡电桥可以很快测量这些传感元件的电阻值的变化，从而得到一些物理量变化的信息[4]。4结论将三种不同接法做比较，他们的特性曲线如下：图5三种非平衡电桥输出电压与改