非平衡直流电桥(1).doc

非平衡直流电桥非平衡直流电桥【【教学目的教学目的】】1. 学习直流单臂电桥(惠斯登电桥) 和非平衡直流电桥电压输出方法（卧式电桥）测量电阻的基本原理和操作方法； 2. 用直流单臂电桥测量室温铜电阻；3. 用非平衡直流电桥电压输出方法（卧式电桥）测量各温度铜电阻及电阻温度系数教学重点教学重点】】熟练并准确地使用直流单臂电桥测量室温铜电阻以及用非平衡直流电桥电压输出方法（卧式电桥）测量各温度铜电阻及电阻温度系数教学难点教学难点】】理解并掌握直流单臂电桥(惠斯登电桥) 和非平衡直流电桥电压输出方法（卧式电桥）测量电阻的原理及方法课程讲授课程讲授】】提提问问： ：1.测量电阻的方法有哪些？ 2. 本实验用什么方式来测量电阻？测量原理是什么？一、一、实验实验原理原理1.单桥的原理（惠斯登电桥）单桥的原理（惠斯登电桥）图 1 惠斯登电桥原理图 1 中，通电后调节 R3若检流计无电流流过，电桥平衡，有测量公式：R1GR2R3R4=Rx3 21RRRRx2.2. 非平衡电桥原理（卧式电压电桥）非平衡电桥原理（卧式电压电桥）图 2 非平衡电桥原理对于电压表而言，其内阻很大，可认为，于是，有：gRgR0gIsURRRRRRRRU))((33413142 0对于,,固定、、,取，上式变为：4231RRRR00U1R2R3RRRR44sURRRRRRRRRRRRRU)())((32334131242 0对于卧式电桥，，,上式变为：RRR41RRR32RRRRRRUUs 2111 40于是测量表达式为：RUUUR s 00 24I3R1R2R3R4=RxI1IgUSU0I2 DCBAI4Rg二、二、实验仪实验仪器器FQJ-Ⅲ型教学用非平衡直流电桥 FQJ 非平衡电桥加热实验装置 实验装置三、三、实验实验步步骤骤1.1. 用直流单臂电桥测量室温铜电阻用直流单臂电桥测量室温铜电阻1）将“双桥量程倍率选择”开关置于“单桥”位置， “功能、电压选择”开关置于“单桥(5V)”或“单桥 15V” ，并接通电源。

2）在“Rx”与 Rx1之间接上被测电阻，R3测量盘打到与被测电阻相应的数字，按下G、B 按钮，调节 R3，使电桥平衡(电流表为 0)3）记录 R3和室温2. 用卧式电桥测量各温度铜电阻及电阻温度系数用卧式电桥测量各温度铜电阻及电阻温度系数1）确定各桥臂电阻值设定室温时之铜电阻值为 R0(由步骤 1 测得)使 R=R1=R4=R0，选择 R′=R2=R3=30Ω(供参考，可自行设计)2）预调平衡，将待测电阻接至 Rx，R2，R3调至 30Ω，R1调至 R0，功能转换开关转至电压输出，G、B 按钮按下，微调 R1使电压 U0=03）开始升温，每 5℃测量 1 个点，同时读取温度 t 和输出 U0(t)四、数据四、数据记录记录和数据和数据处处理理1. 直流单臂电桥测量室温铜电阻 0C室温tR1：R21：11：22：1R1R2R3Rx2. 卧式电桥测量各温度铜电阻＝ (室温)＝sU0R℃）( t)(0mVU)(R)()(0RRtR注：根据测量表达式计算，式中)(R0RR 在坐标纸上以为横坐标、为纵坐标作图，根据所作直线求斜率和截距，截距℃）( t)(tRk即为 0℃时铜的电阻，铜的电阻温度系数可由求出。

由此写出关系表达式0RkR 01)1 ()(0tRtR五、注意事五、注意事项项1. 实验开始前，所有导线，特别是加热炉与温控仪之间的信号输入线应连接可靠2. 传热铜块与传感器组件，出厂时已由厂家调节好，不得随意拆卸3. 转动“PID 调节”及“调定调节”旋钮时，应用力轻微，以免损坏电位器4. 装置在加热时，应注意并闭风扇电源5. 实验完毕后，应切断电源6. 由于热敏电阻耐高温的局限，设定加温的上限值不能超过 120℃六、思考六、思考题题1）如何正确使用加热装置（PID 调节）？提示：提示：参考 FQJ-2 型非平衡直流电桥加热装置使用说明2）不进行 PID 调节，预设温度与实际温度相同吗？提示：提示：不相同3）有人这样进行测量：先将温度设置为 70℃，然后持续通电加热，此时铜的温度必然连续上升，于是他开始观察温度指示值，从室温开始每隔 5℃记录一次装置上显示的电压值请问这样的操作方式正确吗？请说明理由提示：提示：不正确由温度传感器显示的温度值在持续的加热过程中反映的只是电阻局部的温度，同时，温度传感器还有一个滞后效应，所以，此时温度显示值并不是电阻的平衡温度。

正确的操作方法是每个温度点的测量都必须单独设置，并且要等到温度显示值完全稳定才能记录电压显示值。