惠斯通桥|工作，例子，应用程序

在本教程中，我们将学习惠斯通桥。我们将看到惠斯顿电桥的工作原理，几个例子电路和一些重要的应用。

介绍

在模拟电子产品的世界中，我们遇到各种信号，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变化。

如果我们考虑阻力，大多数产业传感器，如温度，应变，湿度，位移，液位等。在相应量的等同变化中产生电阻值的变化。因此，需要一种基于电阻的传感器的信号调节。

例如，我们能想到的最简单的设备是光相关电阻或LDR.。顾名思义，LDR是一种设备，其电阻根据落在其上的光量而变化。

通常，电阻测量分为三种类型：

• • 低电阻测量
  • 中等电阻测量
  • 高电阻测量

如果电阻测量可能是少数微米欧姆到毫米欧姆，则其被认为是低电阻测量。该测量实际上用于研究目的。如果测量为1欧姆至，则几百kΩ通常被称为中等电阻测量。测量正常电阻，电位计，热敏电阻等。

非常高的电阻测量被认为从几兆欧姆到大于100兆欧姆。对于电阻的中值计算，采用了不同的方法，但主要采用惠斯顿电桥法。

什么是惠斯通桥？

桥接网络或电路是最受欢迎和最流行的电气工具之一，通常用于测量电路，传感器电路，开关电路和振荡器中。

惠斯通电桥是一种最常见和最简单的电桥网络/电路，可以用来非常精确地测量电阻。但惠斯通电桥通常与传感器一起用于测量温度、压力、应变等物理量。

惠斯顿电桥用于用传感器测量电阻的微小变化的应用。这是用来将电阻的变化转化为传感器电压的变化。这种电桥与运算放大器的结合广泛应用于各种工业传感器和传感器。

例如，热敏电阻的电阻随着温度的变化而变化。同样地，应变计在受到压力、力或位移时，其电阻也会发生变化。根据应用的类型，惠斯通电桥可以在平衡状态或不平衡状态下运行。

惠斯通桥由四个电阻组成（r₁, R₂, R_3.和R._4.）与菱形形状的，与钻石的顶部和底部点（电路中的电路中的C和D）连接的DC供给源连接，并且输出跨越另一个两端（电路中的A和B.）。

该电桥通过与已知电阻值进行比较，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未知电阻。

为了使电桥处于平衡状态，a点和B点的输出电压必须等于0。从上面的电路:

如果：

V._出V = 0

为了简化对上述电路的分析，我们重新绘制如下:

现在，对于平衡条件，电阻器跨越电压r₁和R.₂是平等的。如果V.₁R上的电压是多少₁和V.₂R上的电压是多少₂， 然后：

V.₁= V₂

同样地，电阻器跨越电压r_3.（让我们称之为v_3.）和r_4.（让我们称之为v_4.)也是相等的。所以,

V._3.= V_4.

电压的比率可以写为：

V.₁/ V._3.= V₂/ V._4.

来自欧姆的法律，我们得到：

一世₁R.₁/ 一世_3.R._3.=我₂R.₂/ 一世_4.R._4.

自I.₁=我_3.和我₂=我_4.,我们得到:

R.₁/ R._3.= R₂/ R._4.

从上面的等式中，如果我们知道三个电阻的值，我们可以轻松计算第四电阻的电阻。

计算电阻器的替代方法

从重新绘制的电路，如果V_在是输入电压，然后点A处的电压是：

V._在（r._3./（r.₁+ R_3.))

同理，B点的电压为:

V._在（r._4./（r.₂+ R_4.))

为了使桥平衡，V_出= 0。但是我们知道V._出= V_一种- V._B.。

所以，在平衡的桥梁条件下，

V._一种= V_B.

使用上述等式，我们得到：

V._在（r._3./（r.₁+ R_3.）））= v_在（r._4./（r.₂+ R_4.))

在简单地操作上述等式之后，我们得到：

R.₁/ R._3.= R₂/ R._4.

由上式可知，如果R₁是一个未知电阻，它的值可以从已知的R₂, R_3.和R._4.。通常，未知值称为r_X在已知的三个电阻中，有一个电阻(主要是R_3.在上面的电路中)通常是一个可变电阻称为R_V.。

使用平衡惠斯通桥发现耐抗性

在上面的电路中，让我们假设r₁是一个未知电阻。我们称它为R_X。电阻R₂和R._4.有一个固定值。这意味着，比率r₂/ R._4.也是固定的。现在，从上面的计算，要创造一个平衡的条件，电阻器的比值必须相等，即:

R._X/ R._3.= R₂/ R._4.

由于比率r₂/ R._4.是固定的，我们可以轻松调整其他已知电阻（R_3.）为了实现上述条件。因此，重要的是_3.是一个可变电阻，我们叫它R_V.。

但我们如何检测到平衡条件？这是可以使用电流计（旧学校电流表）的地方。通过将电流计放在点A和B之间，我们可以检测平衡条件。

与R._X放在电路中，调整r_V.直到电流计指向0.此时，请注意r的值_V.。通过下面的公式，我们可以计算出未知电阻R_X。

R._X= R_V.(右₂/ R._4.）

惠斯登电桥不平衡

如果V._出在上述电路中不等于0（v_出≠0)，据说惠斯通桥是一座不平衡的惠斯通桥。不平衡惠斯顿电桥通常用于测量不同物理量，如压力、温度、应变等。

为了让这个工作，这个传感器必须是电阻式的，即当被测量(温度、应变等)发生变化时，传感器的电阻会发生适当的变化。在前面的电阻计算例子中，我们可以代替未知的电阻，我们可以连接传感器。

惠斯通桥用于温度测量

现在让我们看看我们如何使用不平衡的惠斯通桥来测量温度。我们将使用的换能器称为热敏电阻，即温度依赖电阻。根据热敏电阻的温度高效，温度的变化将增加或减少热敏电阻的电阻。

因此，V桥的输出电压_出将成为非零价值。这意味着输出电压V_出与温度成比例。通过校准电压表，我们可以在输出电压方面显示温度。

惠斯通桥用于应变测量

惠斯顿电桥最常用的应用之一是应变测量。应变计是一种电阻随压力、力或应变等机械因素成比例变化的装置。

通常，应变仪电阻的范围为30Ω至3000Ω。对于给定的应变，电阻变化可能仅是全系列的一部分。因此，为了准确地测量电阻的分数变化，使用惠斯通桥配置。

下面的电路显示了惠斯通桥，其中未知电阻被抑制仪表替换。

由于外力，应变计的电阻变化，结果，桥梁变得不平衡。可以校准输出电压以显示应变的变化。

应变计和惠斯顿电桥的一种常见配置是重量秤。在这种情况下，应变计被小心地安装成一个称为称重传感器的单元，它是一个将机械力转换为电信号的传感器。

通常，体重秤由四个负载电池组成，其中两个应变仪膨胀或拉伸（张力型）当外力作用时，当放置负载时，当放置负载时，将两个应变仪压缩（压缩型）压缩（压缩型）。

如果应变仪要么张紧或压缩，那么电阻会增加或减少。因此，这导致桥的不平衡。这产生电压表上的电压指示对应于应变变化。如果施加在应变计上的应变更多，则仪表终端上的电压差更大。如果应变为零，则桥梁余额和仪表显示零读数。

这是关于使用惠斯顿电桥进行精确测量的电阻测量。由于电阻的分数测量，惠斯通电桥大多用于应变计和温度计的测量。

应用程序

1. 惠斯通桥用于精确测量极低电阻值。
2. 用惠斯通电桥和运算放大器测量温度、应变、光等物理参数。
3. 我们还可以使用惠斯顿电桥的变化测量电容、电感和阻抗的数量。

结论

惠斯通桥上的初学者指南。您学习了什么是惠斯通桥电路，平衡桥的含义是什么，如何使用惠斯通桥计算未知的阻力，以及如何使用不平衡的惠斯通桥来测量与温度和菌株相同的不同物理量。