橋樑測量

橋式電路 — 一種用於連接電路元件（電阻、整流二極管等）的方案，其特徵是在電路的兩個不直接連接到電源的點之間存在橋式支路。電橋電路基於惠斯通電橋電路（圖 1）。

電橋電路的工作原理基於以下事實：當電橋臂中的阻抗比等於 За / Зб = ЗНС/Зд 時，電橋的對角線（在指示器裝置中）沒有電流).通過提高零位指示器的靈敏度，可以在電橋電路中實現非常精確的阻抗比相等。電橋測量就是基於這個原理。

米。 1.電橋圖（Wheatstone Bridge Diagram）

橋式電路的電源可以是直流或交流電源。電橋平衡完全獨立於電源電壓波動。

電橋測量——測量直流電（直流電阻、電流）和交流電（有源電阻、電容、電感、互感、頻率、損耗角、品質因數等）電路參數的方法橋鏈。電橋測量還廣泛用於使用傳感器對非電量進行電氣測量——將測量量轉換為電路的功能相關參數的中間轉換器。

使用屬於比較設備類別的測量電橋（電橋裝置）進行電橋測量。通常，它們基於使用由多個已知和一個未知（測量的）電阻組成的特定電路，由單一電源供電並配備指示器設備。

通過改變已知電阻，調整該電路，直到指針指示達到電路各個部分的電壓分佈。顯然，給定的電壓比值也對應於一定的電路電阻比值，由此可以在已知其他電阻值的情況下計算出未知電阻值。

從歷史上看，電橋測量的第一個、最簡單和最常見的版本是通過具有四個臂的平衡電橋實現的，它是一個由 4 個電阻器（“臂”橋）組成的環形電路，其中連接電源和指針以 «bridges» 的形式斜向相對的頂點（圖 2）。

米。 2.

如果滿足條件R1R3 = R2R4（交流電時分別為Z1Z3 = Z2Z4），則橋式電路輸出端的電壓（與電源電壓無關）為零（Ucd = 0），即電橋為“平衡 «，由零指針指示。

對應條件R1R3 = R2R4 的直流電橋穩態可以通過僅調整一個可變參數來實現，並且也允許只確定一個未知電阻。

為了達到復雜的交流平衡狀態Z1Z3 = Z2Z4，當將電阻Z = R + jx的複值代入兩個獨立的條件時分解，至少必須調整兩個可變參數。在這種情況下，可以同時確定復電阻的兩個分量（例如，L和R或L和Q、C和tgφ等）。

各種四臂交流電橋都是諧振橋……除了四臂，還有更複雜的電橋方案——直流雙橋（圖3）和交流多橋（六七臂）當前（例如，圖 4）。當然，這些電路的平衡條件與上面給出的不同。

米。 3.

米。 4.

橋可以用於平衡和非平衡模式。在後一種情況下，測量結果無需調整電阻即可直接根據橋式電路輸出端的電流或電壓來確定，它們是被測電阻和電源電壓（後者必須穩定）的函數。輸出設備直接在測量值中校準。

交流電橋測量可用於另外兩種模式：準平衡和半平衡。後者的特點是傳統的四臂電路（圖2）僅使用一個可變參數進行調整，直到獲得最小輸出電壓（完全平衡，即Ucd=0，這需要設置兩個參數，在這種情況下，它是不可訪問的）。

達到最小電壓 Ucd 的時刻可以直接從電路輸出端的一個簡單指針確定，或者更精確地——間接地——基於，例如，橋式電路的電壓矢量在此刻發生的相位關係的半平衡。

在第二種情況下，實驗和指示設備與準平衡模式中使用的設備相似。確定被測電阻的分量：一個——來自半平衡時刻可變參數的值，另一個——來自電橋輸出電壓。電源電壓必須穩定。

測量電橋的平衡既可以由人直接完成（手動引導的電橋），也可以藉助自動設備（自動測量電橋）完成。

電橋測量既用於測量電阻值，也用於確定這些值與給定標稱值的偏差。它們是最常見和最先進的測量方法之一。量產電橋的直流精度等級為 0.02 至 5，交流精度等級為 0.1 至 5。