测量电桥应用的试验 一、实验目的：掌握测量电桥的应用，练习各种组桥并比较测量灵敏度。 二、实验原理： 通过应变片可以将试件的应变转换为应变片的电阻变化，通常这种变化是很小的。要实现测量，必须用适当的办法检测电阻值的微小变化。为此，一般是把应变片接入某种电路，使电路输出一个能模拟这个电阻变化的电信号。常用的电路有三种，即电位计、惠斯登电桥和双恒流源电路。 应变电桥一般采用交流电源，因而桥臂不能看作是纯阻性的，这将使推导变得复杂，对于直流电桥和交流电桥而言，其一般规律是相同的，为了能用简单的方式说明问题，我们分析直流电桥的工作原理。 （一）直流电桥 在图 1-1 中，设电桥各桥臂电阻分别为 R1、R2、R3、R4，其中的任意一个都可以是应变片电阻。 图 1-1 直流电桥 电桥的A、C 为输入端，接上电压为 UAC 的直流电源，而 B、D 为输出端、输出电压为 UBD，且 4411RIRIUUUADABBD−=−= （a） 由欧姆定律知 )((344211RRIRRIUAC+=+=）＝ 固有 344211RRUIRRUIACAC+=+=， 将 I1，I4 代入（a）式经整理后得到 ))((43214231RRRRRRRRUUACBD++−= （1－1） 当电桥平衡时，UBD＝0。由（1－1）式可得电桥平衡条件为 4231RRRR= （1－2） 设电桥四个臂的电阻 R1＝R2＝R3＝R4，均为粘贴在构件上的四个应变片，且在构件受力前电桥保持平衡，即 UBD＝0，在构件受力后，各应变片的电阻改变分别为△R1、△R2、△R3 和△R4，电桥失去平衡，将有一个不平衡电压 UBD 输出，由（1－1）式可得该输出电压为 ))(())(())((4433221144223311RRRRRRRRRRRRRRRRUUADBDΔ++Δ+Δ++Δ+Δ+Δ+−Δ+Δ+= 将（1－2）式代入上式，且由于△R1«R1，可略 去高 阶 微 量 ，故 得到 )(444332211RRRRRRRRUUACBDΔ−Δ+Δ−Δ= 根 据KRR /Δ=ε，上式可写 成 )(44321εεεε−+−=KUUACBD （1－3） 上式表 明 ：4KUAC为一常 数 ，由应变片感 受到得)(4321εεεε−+−，通 过 电桥可以线 性 地 转 变为电压的变化 UBD。只 要 对 这 个电压的变化 量 按 应变进 行 标 定 ，就 可用 仪 表 指 示 出所 测 量 的)(4321εεεε−+−，即 4321εεεεε−+−＝仪 （1－4） 如 果 桥臂上只 有 AB 间 接 应变片，即仅R1 有一增 量 △R 感 受应变ε 1，则 由式（1－2）和式（1－3）得到输出电压为 11144εKURRUUACACBD=Δ= （1－5） 上式表 明 ，与 ...
