桥梁测量

桥式电路 — 一种用于连接电路元件（电阻、整流二极管等）的方案，其特征是在电路的两个不直接连接到电源的点之间存在桥式支路。电桥电路基于惠斯通电桥电路（图 1）。

电桥电路的工作原理基于以下事实：当电桥臂中的阻抗比等于 За / Зб = ЗНС/Зд 时，电桥的对角线（在指示器装置中）没有电流).通过提高零位指示器的灵敏度，可以在电桥电路中实现非常精确的阻抗比相等。电桥测量就是基于这个原理。

米。 1.电桥图（Wheatstone Bridge Diagram）

桥式电路的电源可以是直流或交流电源。电桥平衡完全独立于电源电压波动。

电桥测量——测量直流电（直流电阻、电流）和交流电（有源电阻、电容、电感、互感、频率、损耗角、品质因数等）电路参数的方法桥链。电桥测量还广泛用于使用传感器对非电量进行电气测量——将测量量转换为电路的功能相关参数的中间转换器。

使用属于比较设备类别的测量电桥（电桥装置）进行电桥测量。通常，它们基于使用由多个已知和一个未知（测量）电阻组成的特定电路，由单一电源供电并配备指示器设备。

通过改变已知电阻，调整该电路，直到达到指针指示的特定电路各个部分的电压分布。显然，给定的电压比也对应于一定的电路电阻比，由此可以在已知其他电阻的情况下计算出未知电阻。

从历史上看，电桥测量的第一个、最简单和最常见的版本是通过具有四个臂的平衡电桥实现的，它是一个由 4 个电阻器（“臂”桥）组成的环形电路，其中连接电源和指针以“桥”的形式斜向相对的顶点（图 2）。

米。 2.

如果满足条件R1R3 = R2R4（交流电时分别为Z1Z3 = Z2Z4），则桥式电路输出端的电压（与电源电压无关）为零（Ucd = 0），即电桥为“平衡 «，由零指针指示。

对应条件R1R3 = R2R4 的直流电桥稳态可以通过仅调整一个可变参数来实现，并且也允许只确定一个未知电阻。

为了达到复杂的交流平衡状态Z1Z3 = Z2Z4，当将电阻Z = R + jx的复值代入两个独立的条件时分解，至少必须调整两个可变参数。在这种情况下，可以同时确定复电阻的两个分量（例如，L和R或L和Q、C和tgφ等）。

各种四臂交流电桥都是谐振桥……除了四臂，还有更复杂的电桥方案——直流双桥（图3）和交流多桥（六七臂）当前（例如，图 4）。当然，这些电路的平衡条件与上面给出的不同。

米。 3.

米。 4.

桥可以用于平衡和非平衡模式。在后一种情况下，测量结果无需调整电阻即可直接根据桥式电路输出端的电流或电压来确定，它们是被测电阻和电源电压（后者必须稳定）的函数。输出设备直接在测量值中校准。

交流电桥测量可用于另外两种模式：准平衡和半平衡。后者的特点是传统的四臂电路（图2）仅使用一个可变参数进行调整，直到获得最小输出电压（完全平衡，即Ucd=0，这需要设置两个参数，在这种情况下，它是不可访问的）。

达到最小电压 Ucd 的时刻可以直接从电路输出端的一个简单指针确定，或者更精确地——间接地——基于，例如，桥式电路的电压矢量在此刻发生的相位关系的半平衡。

在第二种情况下，实验和指示设备与准平衡模式中使用的设备相似。确定被测电阻的分量：一个——来自半平衡时刻可变参数的值，另一个——来自电桥输出电压。电源电压必须稳定。

测量电桥的平衡既可以由人直接完成（手动引导的电桥），也可以借助自动设备（自动测量电桥）完成。

电桥测量既用于测量电阻值，也用于确定这些值与给定标称值的偏差。它们是最常见和最先进的测量方法之一。量产电桥的直流精度等级为 0.02 至 5，交流精度等级为 0.1 至 5。