惠斯顿电桥|工作，实例，应用

在本教程中，我们将学习惠斯通桥。我们将看到惠斯通桥的工作原理，少数示例电路和一些重要应用。

惠斯顿桥简介

在我们遇到各种信号的现实世界中，其中一些是通过电阻的变化来衡量的，其中一些是具有电感和电容的。

如果我们考虑阻力，大多数工业传感器，如温度，应变，湿度，位移，液位等。具有可变变化的电阻值的变化。因此，需要对每个电阻传感器进行信号调节。

电阻测量一般分为三种类型，低阻测量、中阻测量和高阻测量。如果电阻测量可能从几毫欧姆到微欧姆，则认为是低电阻测量。

该测量实际上用于研究目的。如果测量为1欧姆至100k通常称为介质电阻测量。电位器，热敏电阻等测量来自此类别。

并且非常高的电阻测量从100千克欧姆到大于100兆欧欧姆。为了找到使用电阻不同方法的介质值，但主要使用惠斯通桥。

惠斯顿桥是什么?

最常见和最简单的桥接网络，用于找到电阻是直流惠斯通桥。该桥用于在传感器应用中测量电阻的小变化。这用于将电阻变化转换为换能器的电压变化。

该电桥与运放相结合，广泛应用于工业中的各种传感器和传感器。惠斯顿电桥由四个电阻组成，这些电阻以菱形与如图所示的电源和指示仪器相连。

通过将未知电阻与已知电阻值进行比较，这个电桥可以非常精确地找到未知电阻。在这种电桥中，用零或平衡条件来求电阻。

对于该桥梁，C点的平衡条件电压必须相等。因此，没有电流流过电流计。为了获得平衡状态，其中一个电阻必须是可变的。

从图中,

点处的电压d = v×r_X/ (R_3.+ R._X）

点处的电压C = V × R₂/ (R₁+ R.₂）

电压计或C和D之间的电压（v）是，

V._光盘= V×R_X/ (R_3.+ R._X−V R₂/ (R₁+ R.₂）

当桥梁平衡v时_光盘= 0，

所以，

V×R_X/ (R_3.+ R._X）= v r₂/ (R₁+ R.₂）

R._XR.₁+ R._XR.₂= R.₂R._3.+ R.₂R._X

R.₁R._X= R.₂R._3.

R.₂/ R.₁= R._X/ R._3.

这是平衡桥梁的条件。以及求电阻的未知值

R._X= R._3.×（R.₂/ R.₁）

从上述等式R4或RX可以从已知的电阻R3和R2 / R1的比率计算。因此，大多数情况下R2和R1值都是固定的，并且R3值是可变的，从而实现空值并且桥接达到平衡。

工作准则

如果没有电流计，电桥电路就像如下图所示的分压电路。考虑R₁= 20欧姆，r₂= 40欧姆的一臂和另一臂考虑相同的R值_3.和R_4.分别。

第一臂的电流是

一世₁= v /（r₁+ R.₂）

一世₁= 12 v / (20 + 40)

一世₁= 0.2 A.

点C处的电压等于电阻器R的电压降₂那

V._R2.= I.₁×R.₂= 0.2×40 = 8V

类似地，r的电压₁是4V (0.2 × 20)。由于电阻值相同，在R处的电压_4.和R_3.和R是一样的吗₁和R₂分别。因此，在点A和B电压相同，因此电流计显示为零读数，因为电位差为零。在这种情况下，据说桥梁处于平衡状态。

假设如果我们反转第二臂中的电阻，则由于串联电路导致电流相同。但电阻频过的电压_4.变化，即0.2 * 20 = 4V。所以在这种情况下，A点和B点的电压是不同的，存在8 - 4 = 4V的电位差。这就是桥的不平衡状态。

惠斯通桥的例子

从上面看，当电压表读数不为零时，惠斯顿电桥就不平衡了。这个读数可以是正的，也可以是负的，这取决于仪表端子上电压的大小。让我们考虑惠斯通电桥接的下面电路，利用电阻十进箱求出未知电阻值，得到可变电阻R_3.。

我们知道桥梁平衡的条件是

R._4.= R._3.×R.₂/ R.₁

R._X= R._盒子×（10 x 10^3./（10 x 10^3.）

R._X= R._盒子

在这种情况下，惠斯通桥通过调节十几个电阻箱，直到电压表读取零值。并且盒子中的相应电阻值等于未知电阻。假设如果电压零条件发生在电阻十十倍箱的250欧姆，则未知电阻也250欧姆。

用于应变测量的惠斯通电桥

在测量应变时，最常用的方法是使用电阻随器件中应变比例变化的应变片。在实际应用中，应变片的电阻范围为30 ω到3000 ω。对于给定的应变，电阻变化可能只是整个范围的一小部分。因此，为了测量极少量的电阻变化，并具有很高的精度，使用惠斯通电桥结构。下图显示的是惠斯通电桥，用应变计替换了未知电阻。

在上述电路中，两个电阻器R₁和R₂彼此等于和r_3.是可变电阻。没有施加到应变仪的力，变阻器变化并最终定位成使得电压表将表示零偏转。这称为桥梁平衡条件。这种情况表示规格上没有压力。

如果应变片被拉紧或压缩，那么电阻就会增加或减少。因此，这就造成了桥架的不平衡。这在电压表上产生与应变变化相对应的电压指示。如果施加在应变计上的应变较大，那么仪表两端的电压差也较大。如果应变为零，则电桥保持平衡，仪表显示读数为零。

这是关于使用惠斯通桥用于精确测量的电阻测量。由于电阻的分数测量，惠斯通桥主要用于应变计和温度计测量。

应用程序

1. 惠斯通电桥用于精确测量极低的电阻值。
2. 利用惠斯通电桥和运放测量温度、应变、光等物理参数。
3. 我们也可以用惠斯通电桥上的变化量来测量电容、电感和阻抗。