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1、实验报告姓 名：马学甜 班 级：F0603028 学 号：5060309041 实验成绩: 同组姓名：王雷斌 实验口期：2007/10/27指导教师：批阅口期:非平衡电桥的应用实验目的：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，在忠斯顿电桥中：E为稳压电源，心和&为固定电阻，心为町变电阻，心为电 阻型传感器，卩弛,为电桥输出电压.当/弛二。时.电桥处于平衡状态，此时有RRp =心心当UoutAO时，电桥处于不平衡状态，则有在一定条件F.调整电桥达到平衡状态.由(1)式可见，此时
2、电桥的平衡状态与电源无关;当外界条件改变时，传感器的阻值会有相应的变化，这时电桥平衡被破坏，桥路两端的 电压。诉也随之而变，由E1电桥的二线制接銭电路E2电桥的三繼制接袋电路于桥路的输出电压能反映出桥臂电阻的微小变化，因此通过测量输出电压即可以检测外 界条件的变化.这种在非平衡条件卜工作的电桥称为非平衡电桥，这样的测最方法为非电最 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最带来影响，但在测最精度要求不 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
3、小， 那末引线的电阻及其变化也就不能忽视，例如对TP1100钳电阻，若导线电阻为10,将会 产生2.5 C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 rl. r2. 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很大，可 认为流过厂2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.数据处理原
4、始数据:钳电阻热敬电阻Ri = R2 = 1KQ Rp = 99.0Q I = 2.898111AR = R2 = 1KQ Rp = 6368.3QI = 0.1420niAT/CVout /mVRx/QT/CVout /mVRx/QInR21.810.49106.98524.349.122580.8277.85627.71434109.93032.561361921.8127.56132.216.55111.62538.467.111638.8607.40237.119.09113.57543.373.451344.3817.20441.621.32115.29048.177.411169.
5、0837.06446.323.71117.13152.880.931018.4906.92650.926.07118.95257.684.71861.9826.75955.42830120.67661.987.29758.1226.63160.330.74122.56566.489.56668.6556.50565.233.15124.43470.491.33600.1026.39769335.29126.09674392.95538.2646.28873.937.54127.84679.794.87466.0706.14479.640.32130.01284.296.22416.0056.0
6、3184.042.42131.65288.797.46370.5175.91588.944.80133.51294.798.82321.1665.77293.447.10135313100.0100.00278.7965.63098.249.65137314100.050.00137.588钳电阻405060708090100T/C-B-U-t图像Ut拟合姓名：马学拮班级：F0603028轄：5060309041Linear Regression:Y = A + B *XParameter Value ErrorA037861 0.17259B0.50103 0.00257R SD N P0.
7、99979 0.26477 18 0.00010 0026 0.0027 0.0028 0.0029 0 0030 0.00310.0032 0 0033 0.00341/TLinear Regression:Y = A + B *XParameter Value ErrorA 99.069510.11606B 0.38839 0.00173R SD N P0.99984 0.17804 18 E51/TLinear Regressio:Y = A + B *XParameter Value ErrorA -3.11306 0.04377B 3265.3337814.6359R SD N P0
8、.99986 0.01153 16 0.0001对于热敏电阻，有 = /?oexpF(l/T-l/To)两边取对数，得ln/?T =5(l/T-l/T0) + hi Rq则由热敏电阻lnR-1/T图像町知B = 3265K思考与讨论误差分析数据记录与处理上:1. 由于公式里而冇个电压e不在测量数据内，因此，作的泰勒展开，发现展开到第三项 时误差在要求范用内，故消去E，在展开得到Q的系数，与标准吻合比较精确。2. 记录R。时由于实验条件，并不是在0七，而是在0.7弋的时候纪录的数值：在100七时，U的 数值也不是務确在100m卩或50mU上。这两点再加上实验仪器的耗损，使得数据误差比 较大。注意
9、事项1. 每次实验接线后，要仔细检查线路接线要牢固、整齐;2. 水烧开时应注意避免烫伤：3. 设计的参数应与所给元件的允许值相匹配.思考题:1. 什么是平衡电桥？什么是非平衡电桥？答：惠斯顿电桥中，当R】Rp = R2Rx.U0Ut = 0时，为平衡电桥：当&Rp工RqU。垃工0 时，电桥称为非平衡电桥。2. 实验中的哪些因素会引起输出电压与温度变化的非线性误差？事先计算出误差，你采取 什么措施？答：引线电阻、引线之间的接触电阻、温度上升时的不稳定性和测量的不准确性。应保 证引线接触牢固整齐，町用电阻相同的三根导线采用三线制接法，并使导线尽最少。3. 与二线制接法相比，三线制接法为何能减少实验
10、決差？答：原理图见实验原理部分。U =心（坷 + E）_ &（& +丫J0Ut /?丄 + Z?2 + Rp + Rx + 厂3三线制接法中，厂丄=厂3，心=尺2，所以有RRq RqRxUout =x IR + & + Rp + R* + 2厂而二线制接法中，几工厂3,所以RiRp RqRx + 弘（厂3 ri） rU。证=X IR + R2 + Rp + & + 厂3由以上两式得，三线制接法比二线制接法引入的误差小。4. 万用表的内阻是否需要考虑？为什么？答：不需要。因为万用表内阻很大，通过的电流几乎为0,所以不需考虑。5. 在设计电路时，你主要考虑的因素是什么？为什么？答：主要考虑精度。钳电阻阻值较小，所以设计为三线制接法，而热敏电阻本身阻值比 较人，町以忽略二线制带來的误差，所以用二线制接法。6. 从实验结果分析，你认为实验结果达到了你所设计的要求了吗？答：从结果来讲，我们的数据是比较理想的，计算结果与理论值吻合得比较好，可以说 基本达到了设计要求。