令鲁＝鲁＝K＝表示待测臂的相对变化则-北京大学学报医学版.PDF

维普资讯 第 22卷第6期 大 学 物 理 V01．22 NO．6 2003年6月 COLLEGE PHYSICS June．2003 电桥实验的改革尝试 刘晓来 (北京化工大学理学院 物理与电子科学系，北京 100029) 摘要：随着数字仪表的飞速发展和大量普及，以及非平衡电桥在传感技术中的广泛应用，有必要对电桥实验内 容进行改革，我们把传统的平衡电桥实验改为非平衡电桥实验，从理论和实验上研究了非平衡电桥的工作特性和 应用． 关键词：非平衡电桥；灵敏度；非线性 中图分类号：O 4—33 文献标识码：A 文章编号：1000—0712(2003)06—0031—04 在普物实验中用平衡电桥测电阻，是一个较普遍 量，就可以知道线路中的电阻变化情况，也就知道了待 采用的电学基本实验，虽然精度较高，但测量过程较缓 测物理量的变化，这就是非平衡电桥工作的基本原理． 慢．随着检测手段的快速发展，高输入阻抗和高精度的 应该指出：BE)端的不平衡电信号仅与桥臂电阻的 数字电表已相当普及，非平衡电桥在传感技术中也已 绝对(或相对)增量成比例，所以，当我们只关注某一参 得到广泛应用．由于非平衡电桥电路是传感技术中的 数的增量而并不是整个参数时，才使用非平衡电桥．这 重要组成部分，因此有必要改革和扩展电桥实验内容， 种情况在实际中会常遇到，主要是在非电量的电测量 指导学生学习和研究非平衡电桥． 方面，在这种情况下，线路的平衡对应于被测量的某一 目前非平衡电桥教学实验设计例子已有很多．本文 中间(或初始)数值，以后，被测量的变化导致 BE)端不 介绍的非平衡电桥实验，要求学生学会用非平衡电桥进 平衡电信号的产生． 行非电量测量，同时本文还从理论上讨论了非平衡电桥 我们通常把 AC端称为输入端，BE)端称为输出 的基本特性，要求学生在实验中加以研究和验证． 端．设 E为电源电压，为了简化处理，忽略电源内阻．当 电桥输出端处于开路状态，其端电压 V为 1 非平衡电桥工作原理 V 。= E 一 E = 如图 1所示的电桥 电路，当调节四个桥臂电 (R E ㈩ t +R2)(R3+R4)～ … 阻使 BE)两点电势相等， C 当 R。R，一R R =0时，电桥处于平衡态． 则电桥达到平衡．如果某 由于数字电压表内阻很大，因此用数字电压表测 个或某几个电阻作为传 量 BD端不平衡电压时，可直接应用式(1)．设可变桥臂 感器材随待测的物理量 R，由平衡态变到 R。+AR，根据式(1)，BE)端的不平 (如温度、压力等)改变而 衡电压为 改变时，BE)两点电势不 等，电桥处于非平衡态． V= E (2) 如把 BE)两点之间的不平 衡的电信号引出来加以测 图1 令鲁=鲁=K， = (表示待测臂的相对变化)，则 *“全国大学物理教学优秀论文奖”评选活动征文