什么是惠斯登電橋

一、惠斯登電橋（平衡電橋）測電阻的原理.   

    惠斯登電橋原理圖1中，接通電源，調(diào)節(jié)電橋平衡，即調(diào)節(jié)電橋四個“臂”R1、R2、R3、Rx，當(dāng)檢流計G的指針指零，B、D兩點電位相等，則有

    式稱為比率k。箱式惠斯登電橋的比率K有0.001，0.01，0.1，1, 10，100，
    1000七檔。根據(jù)待測電阻Rx大小選擇K，調(diào)節(jié)R3使檢流計G為零，
    由Rx = KR3 求出待測電阻Rx值。

    電流計G 的 B、D兩點電位

    由上式看出，當(dāng)R1R3 = R2Rx時，電流計G 的 B、D兩點電位差Uo=0，電橋處于平衡，這就是惠斯登電橋。

二、箱式惠斯登電橋的結(jié)構(gòu)線路

    （以QJ23型箱式直流單臂電橋為例）圖（a）

    分析箱式惠斯登電橋的結(jié)構(gòu)線路.提示: 當(dāng)比率轉(zhuǎn)換開關(guān)K連接到0.001的擋位時, R1代表一只電阻的值， 而R2代表7只電阻串聯(lián)值.在不同的擋位時,R1 R2所代表的電阻串聯(lián)值.各不相同.Rx:被測電阻接線柱R3:由四個可變電阻箱串聯(lián)組成.每個可變電阻箱的擋位X1Ω、X10Ω、X100Ω、X1000Ω構(gòu)成.箱式惠斯登電橋的操作法

    1.檢流計的指針作調(diào)零處理.
    2.確定待測量電阻的大致數(shù)值,在Rx被測電阻接線柱間接上被測量電阻.
    3.根據(jù)被測量電阻的大小值選定比率轉(zhuǎn)換開關(guān)K連接的擋位.
    4.測量時用躍接法按下"B"和"G"按鈕（按下后立即
松開），若指針偏向"+"方向.則增加R3的數(shù)值;若指針偏向"-"方向,則減小R3的數(shù)值,反復(fù)調(diào)節(jié)直至電橋平衡.
    5.測量有感電阻（如電機、變壓器等）時,應(yīng)先接通"B"和后接通"G"按鈕,斷開時應(yīng)先放開"G"再放開"B".
    6.使用完畢,必須斷開"B"和"G"按鈕,并且將檢流計的聯(lián)接片接在"內(nèi)接"位置,也保護檢流計.

箱式惠斯登電橋的結(jié)構(gòu)（以QJ23型箱式直流單臂電橋為例）
版面布置圖. 圖（B）

三、測量方法

1.在被測電阻位置接待測電阻Rx按惠斯登電橋的操作方法直接測量.

2.交換測量法: 

    當(dāng)比率K不變,Rx和R3的位置相互交換,得到R｀3= KRx , R｀3是交換后電橋平衡的新值,將Rx=KR3和R｀3=KRx兩式整理得 

得到的結(jié)果與比率K系統(tǒng)無關(guān)，說明此法可以抵消系統(tǒng)誤差的影響. 

四、惠斯登電橋原理在溫度控制技術(shù)中的應(yīng)用

    惠斯登電橋原理的應(yīng)用:惠斯登電橋可以測量電阻、電容、電感、溫度、頻率、及壓力等許多物理量,同時廣泛應(yīng)用在自動控制技術(shù)中.

     惠斯登電橋原理在溫度控制技術(shù)中的應(yīng)用若R1、R2、R3為固定電阻，Rx為熱敏電阻,即隨溫度變化的電阻，Rx=R （t）。設(shè)室溫t= t0時，Rx= Rx0，當(dāng)溫度t = t0+Δt時，Rx = Rx0+ΔRx，由（4-22-3）式求得電壓Uo為：

    （7——4）

    在室溫t0時要預(yù)調(diào)平衡，即調(diào)節(jié)R1、R2和R3，使R1R3=R2Rx0，則（4-22-4）式變?yōu)椋?/span>

    （7——5）

    若Rx電阻變化很小，ΔRx<< R1、R2、R3，則（4-22-5）式分母中ΔRx項可以略去，（7——5）式變?yōu)椋?/span>

    （7——6）

    這個電壓Uo是溫度升高引起的，可以用這個電壓Uo去控制溫度調(diào)控設(shè)備。

五、惠斯登電橋各橋臂之間的三種典型情況

下面分別進行分析討論：

①等臂電橋：R1=R2=R3=Rx0 ，（7——6）式變?yōu)椋?/span>

    （7——7）

②輸出對稱電橋（電流計端等臂），也稱臥式電橋：當(dāng)　R1=Rx0，R2=R3，且R1≠R3，（7——6）式變?yōu)椋?/span>

    （7——8）

③電源對稱電橋（電源端等臂），也稱為立式電橋：當(dāng)　R1=R2，R3=Rx0，且R1≠R3，（4-22-6）式變?yōu)椋?/span>

    （7——9）

    由上三式可以看出，當(dāng)ΔRx << R1、R2、R3 時，三種電橋的輸出電壓Uo均與成線性關(guān)系.  若Rx0、ΔRx相同情況下，等臂電橋、臥式電橋輸出電壓Uo比立式電橋輸出電壓Uo高，故靈敏度也高；而立式電橋測量范圍大，從（7——9）式中的

     （7——10）

    項看出可以通過選擇R1、R3來擴大測量范圍，R1、R3差距越大，Rx測量范圍也越大。而測量電壓Uo后，計算出ΔRx，從而求得Rx= Rx0+ΔRx 。