广东工业大学机电工程学院
2）偏值法
工作原理：在不平衡条件下，电路中一个或多个桥电阻的变 化可以通过电压表的压降或者桥式电路的电流表的大小显示 出来。
在基本电桥中，可通过内阻无穷 大的电压表测得从节点b到节点d 的电压降，作为电阻变化的指示。
第五章 模拟信号调理与转换
广东工业大学机电工程学院
（1）电桥的和差特性
b
UyBiblioteka R1R3R1 R2R2 R4
R3 R4
U0
为了简化, 采用全等臂电桥,即
R1 R2 R3 R4 R0
R1
R2
a
I1
I2
c
Uy
R4
R3
d
当每个电桥上有电阻值变化且满足：
若 R1 R1 R2 R2
U0
R3 R3 R4 R4
忽略Ri的高次项
则电桥的输出
Uy
U0 4 R0
3
c
Uy
•
与半桥单臂相比，灵敏度提高了4倍。
灵敏度S
U0 4 R0
• 与半桥双臂相比，灵敏度提高了2倍。 S U y U0
R 2R0
第五章 模拟信号调理与转换
广东工业大学机电工程学院
Uy
U0 4 R0
R1
R2
R3
R4
（3）偏值法的特点
• 与零值法相比，偏值法需要已知的稳定输入电压，以及一个
半桥双臂接法：
广东工业大学机电工程学院
R1和R2随被测量发生变化，分别为 Δ R1、ΔR2
b
U y
U0 4 R0
R1 R2 R3 R4
a
R
I1
2
I2
R1±Δ
1
±
ΔR 2 R
c
Uy
Uy
R 2 R0
U0
R4
R3
d
灵敏度 S U y U0
R 2R0
U0
* 与半桥单臂相比，灵敏度提高了一倍。
Uy
U0 4 R0
R1
R2
R3
R4
第五章 模拟信号调理与转换
广东工业大学机电工程学院
（2）电桥的连接形式
半桥单臂接法
R1随被测量变化，变化量为Δ R
若 R R0 则 :
Uy
R 4 R0
U0
S
R
b
R1±Δ R
1
R2
a
I1
I2
c
Uy
R4
R3
灵敏度S U0
d
4 R0
U0
第五章 模拟信号调理与转换
第五章 模拟信号调理与转换 3. 直流电桥的特点
广东工业大学机电工程学院
1）优点：采用稳定性高的直流电源作激励电源；电桥的 输出是直流量，可用直流仪表测量，精度高。电桥与后 接仪表间的连接导线不会形成分布参数，因此，对导线 连接的方式要求较低。
2）缺点：易引入工频干扰，由于输出为直流量，故需对 其作直流放大，而直流放大器一般都比较复杂，容易受 到零点漂移和接地电位的影响。
第五章 模拟信号调理与转换
广东工业大学机电工程学院
全桥接法
四个桥臂的电阻均随被测量变化
b
R1±Δ
1
±
R2 Δ R
当R1 R2 R3 R4 R0，
R
2
R1 R2 R3 R4 R时 a
I1
输出
Uy
R R0 U 0
±
ΔR 4 R4
I2 d
灵敏度 S U y U0
R R
U0
R
3
±Δ
R
U0 —输入的直流电源的电压
a
I1
I2
R4
c
R3
Uy
U y —输出电压
d
U ab
R1 R1 R2
U0
U0
U ad
R4 R3 R4
U0
U y U ab U ad
R1R3 R2 R4 R1 R2 R3 R4
U0
第五章 模拟信号调理与转换
广东工业大学机电工程学院
Uy
Uab
U ad
R1 R1 R2
U0
R4 R3 R4
U0
R1R3 R2 R4
R1 R2 R3 R4
U
0
2. 平衡条件 电桥平衡：直流电桥输出为零
则有 R1R3 R2 R4
* 直流电桥的工作原理:四个桥臂中一个或数个桥臂的电 阻值变化会引起电桥输出电压的变化，基于此可使输出 仅与被测量引起的阻值变化有关。
能够精确指出输出电压的电压表。
• 优点是频率响应性好。在检测设备的工作频率内，电桥的输
出应能跟随任何频率的电阻的变化。
第五章 模拟信号调理与转换
广东工业大学机电工程学院
3）电桥应用例：偏值法，和差特性的应用
（1）如图所示测量，灵敏度是多少？如何提高灵敏度？ （2）如果温度变化使得电阻值变化，会不会产生误差？如 何消除温度引起的误差？
R1 R2 R3 R4
电桥的和差特性：相邻相减，相对相加
第五章 模拟信号调理与转换
广东工业大学机电工程学院
电桥的和差特性：相邻相减，相对相加
• 相邻两桥臂电阻的变化所产生的输出电压为该两
桥臂各电阻值变化产生的输出电压之差；
• 相对两桥臂电阻的变化所产生的输出电压为该两
桥臂各电阻值变化产生的输出电压之和。
工程测试技术
广东工业大学机电工程学院
第五章 模拟信号调理与转换
信号由于存在噪声干扰、多种信号混合、跨
距传输等现象，因此需对信号进行调理和转换， 抑制干扰噪声、提高信噪比和方便后续的传输和 处理，才能满足测试系统的测量需求，包括：滤 波、调制、以及数/模与模/数转换。
第五章 模拟信号调理与转换
5.1 电桥
第五章 模拟信号调理与转换 4. 直流电桥有零值法和偏值法两种
广东工业大学机电工程学院
1）零值法
工作原理：电桥在平衡状态下，检流计输出为零，由于被测量 变化引起电阻R1变化引起电桥不平衡。 • R1: 由于被测物理量的变化而发生变化时 . • R2 :可变电阻，可调整变电阻使电桥再次平衡 . • G: 检流计
广东工业大学机电工程学院
* 电桥是将电阻、电感、电容等参量的变化转化为 电压或电流输出的一种测量电路。
* 分类：
按激励电压的性质分为直流电桥和交流电桥
按工作方式分为偏值法(不平衡桥式)和零值法(平衡 桥式)。
第五章 模拟信号调理与转换
广东工业大学机电工程学院
5.1.1直流电桥
b
R1
R2
1. 电路形式
第五章 模拟信号调理与转换
广东工业大学机电工程学院
零值法的优缺点
零值法多用于测量静态物理量
优点:
不需要知道输入电压，不影响测量的准确性;
检流计只要求检测是否有电流流过，而无需测 量它的 大小
缺点:
因为检流计的分辨率是有限的，不 能确定电流是否精确为零，引入检 流计的分辨误差。
第五章 模拟信号调理与转换
第五章 模拟信号调理与转换
广东工业大学机电工程学院
半桥双臂
第五章 模拟信号调理与转换
广东工业大学机电工程学院
5.1.2 交流电桥
1.交流电桥的平衡
交流电桥采用交流激励电压。电桥的四个臂可为电感、电
容或电阻。 交流电桥平衡条件
Z1
Z2
Z1Z3 Z2Z4
Uy
把各阻抗用指数式表示
Z4
Z3
Z1 Z 01e j1 Z 2 Z 02e j2