文档详情

试验七非平衡电桥的应用.PDF

发布:2017-07-31约4.56千字共3页下载文档
文本预览下载声明
实验七 非平衡电桥的应用 非平衡电桥往往和一些传感元件配合使用.某些传感元件受外界环境(压力、温度、 光强等)变化引起其内阻的变化,通过非平衡电桥可将阻值转化为电流输出,从而达到观 察、测量和控制环境变化的目的. 本实验所用到的传感元件有:铜电阻、热敏电阻、Pt 电阻和光敏电阻等,它们的阻值 会随着温度或光强的变化而变化. 【实验目的】 1.学习非平衡电桥的工作原理; 2 .学习和掌握非平衡电桥的应用; 3 .学习一些传感器的工作原理和不同的测量电路. 【实验原理】 1.非平衡电桥的工作原理 如图1 所示,在惠斯顿电桥中:E 为稳压电源,R 和R 为固定电阻,R 为可变电阻,R 1 2 P x 为电阻型传感器,U 为电桥输出电压.当 U = 0 时,电桥处于平衡状态,此时有 out out R R R R (1) 1 P 2 x 当 U ≠ 0 时,电桥处于不平衡状态,则有 out R R R R − U E × 1 P 2 x (2 ) out R R + R)×((R + ) x p 1 2 在一定条件下,调整电桥达到平衡状态.由(1)式可见,此时电桥的平衡状态与电源无关; 当外界条件改变时,传感器的阻值Rx会有相应的变化,这时电桥平衡被破坏,桥路两端的 电压U 也随之而变,由于桥路的输出电压U 能反映出桥臂电阻的微小变化,因此通过测 out out 量输出电压即可以检测外界条件的变化.这种在非平衡条件下工作的电桥称为非平衡电桥, 图1 电桥的二线制接线电路 图2 电桥的三线制接线电路 - 41 - 这样的测量方法为非电量电测法. 2 .测量电路介绍 如采用电阻式传感器作为被测对象,传感元件的引出线有以下几种方式:二线制、三 线制和四线制.采用二线制接法(图1),虽然导线电阻会给测量带来影响,但在测量精度 要求不高、测量仪器与被测传感元件距离较近时,常采用二线制.但如果金属电阻本身的 阻值很小,那末引线的电阻及其变化也就不能忽视,例如对于Pt100 铂电阻,若导线电阻 为1 Ω,将会产生2.5 ℃的测量误差.为了消除或减少引线电阻的影响,通常的办法是采 用三线联接法加以处理,如图2 所示.工业热电阻目前大多采用的都是三线制接法. 在三线制接线电路中,传感元件的一端与一根导线相接,另一端同时接两根导线.传 感元件在与电桥配合时,与传感元件相接的三根导线粗细要相同,长度要相等,阻值要一 致(图中r ,r ,r 即为引线电阻).其中一根引线与测量仪表连接,由于测量仪表的内阻 1 2 3 很大,可认为流过r2 的电流接近于零.另两根引线分别与电桥的两个相邻臂相连,这样引 线电阻对测量就不会造成影响. 为了高精度的测量,可将电阻测量仪设计成图3 所示的四线制测量电路.图中I为恒流 源,r 、r 、r 、r 是引线电阻,R 为电阻型传感器,V为电压表.因为电压表内阻很大, 1 2 3 4 x 则 I I ,且I ≈0 V M V 因为U = U + I (r + r ),所以
显示全部
相似文档