大学物理实验：惠斯登电桥的工作原理及使用方法

电桥是常用的电阻测量仪器，它具有测试灵敏、精确和方便等特点.电桥分直流电桥和交流电桥.直流电桥又分单臂电桥和双臂电桥，单臂电桥称惠斯登电桥，主要用于测量中值电阻（1～106Ω），是最基本的一种电桥.

电桥电路在生产和科研中得到广泛的应用，特别是随着计算机技术的发展，需要各种不同形式的传感器，电桥在其中发挥了重要作用.在桥路中使用不同器件（如热敏元件、应变片、电容等）后，就可将温度、位移、形变等非电量转化为电学量来进行测量.

1.惠斯登电桥的工作原理

图B-1　电桥原理图

要测量未知电阻Rx，可用伏安法，即测出流过该电阻的电流I和它两端的电压U，利用欧姆定律得出Rx值.但是，用这种方法测量，由于电表内阻的影响，不能同时测得准确的I和U值，即有系统误差存在.如图B-1所示的电桥电路即可解决这一问题.其基本组成部分是：桥臂（四个电阻R1，R2，R0和Rx），“桥”——平衡指示器（检流计G）以及工作电源（E）.

惠斯登电桥是直流平衡电桥.调整电阻R0，恰好使B，C两点的电位相等，则检流计G中无电流流过，检流计指针指零，称为电桥平衡.此时，

设通过R1，Rx的电流为I1，通过R2，R0的电流为I2，则有

得待测电阻

在电桥中，通常称Rx为待测臂，R0为比较臂，R1和R2为比例臂，为倍率.

利用电桥测量电阻的过程，就是调节倍率和比较臂R的过程.因此，电桥测电阻的0误差来源于电桥内部的电阻R1，R2和R0的精确度，只要R1，R2和R0的精度足够，就可实现电阻的精确测量.

2.惠斯登电桥的使用方法

（1）面板结构(www.xing528.com)

QJ23A型直流电阻电桥面板见图B-2.

倍率分为0.001，0.01，0.1，1，10，100，1000七档，R0为有四个步进盘的电阻箱，被测电阻Rx由接线柱接入.检流计左侧是外接更高灵敏度检流计的接线柱G，由接线柱G下方的开关选择.电源通常装在箱内，也可通过右边的接线柱B接入，由接线柱B下方的开关进行选择.按钮“B”和“G”分别是电源接通和检流计接通按钮开关.

图B-2　QJ23A型直流电阻电桥

2.使用方法

①将检流计的选择开关拨到“内接”.

②调节检流计上的调零旋钮使检流计指针指零.

③接好电桥的电源（外接直流电源），使工作电压在指定值附近.

④用万用表粗测被测电阻的阻值，并把被测电阻接在相应的接线柱上.

⑤根据电阻粗测值，正确选择倍率与比较臂的四个步进盘.

⑥操作开关“B”和“G”，适当调节比较臂，使电桥平衡（检流计指零），则待测电阻为

⑦测量完毕，应将检流计开关拨到“外接”.