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目录：

一、基本电桥电路

二、开尔文四线检测

三、惠斯通与开尔文电桥

1、电阻桥定义解释

2、电阻桥相关计算

3、开尔文双电桥

4、电阻桥的应用

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一、基本电桥电路

图中R4是待测电阻，一般在调整电路参数时，选择合适的R1、R2、R3，使得：R1/R2 = R3/R4。

此时图中电压表的读数近似为0，电桥平衡。之后，如果R4电阻值发生变化，则两边电压会不相等，电压表示数不为0。则可以通过已知的R1、R2、R3、I1和电压表示数计算出R4的值。

电桥电路特别适合测量传感器的电阻，如铂电阻温度传感器、应变片等。由于这类传感器的电阻通常有一个标称阻值，在外界环境变化时，它的阻值会发生微小的变化；而电桥电路可以先调整平衡，再检测电阻的变化，所以特别适用。

现在考虑实际的工程应用，假设要测的电阻离电桥电路有一定的距离，连接上后，会是如下的状态：

图中的R5和R6是连线引入的电阻，如果被测电阻距离电桥电路很远，则接线引入的电阻会影响测量值。

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二、开尔文四线检测

四线法的优势：不仅消除了引线电阻和接触电阻，还可以大大减少热电动势的影响。

图中R4为被测电阻，R1、R2、R3、R5都是接线引入的电阻，只要测量电压的电路输入阻抗很高（如图中的电压表，输入阻抗远大于R4和线路阻抗R3、R5），则所测电压就是R4上的电压，接线电阻R3和R5不会引入测量误差；而由于是恒流源驱动，R1和R2不会影响电流大小，也不会引入测量误差。四线制测量电路基本上消除了测量线路上引入的误差，是精度最高的测量方法之一。

计算阻值时，可以利用已知的恒流源电流I1和测到的电压来计算；或者测量标准电阻R6上的电压来比较计算。

四线制测电阻：

便携式直流电阻测试仪：

测量范围：1mΩ～2kΩ

测量范围1uΩ～20kΩ

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三、惠斯通与开尔文电桥

1、电阻桥定义解释

惠斯通电桥是由四个电阻组成的电桥电路，这四个电阻分别叫做电桥的桥臂，惠斯通电桥利用电阻的变化来测量物理量的变化，采集可变电阻两端的电压然后处理，就可以计算出相应的物理量的变化，是一种精度很高的测量方式。其电路形式如下图所示。

在电桥中有三个电阻阻值是固定的分别为R1，R2，R3，第四个电阻是可变的为Rx，Rx发生变化时，图中B、D两点之间的电压发生变化，通过采集电压的变化就可以知道环境中物理量的变化，而从实现测量的目的。下面举例介绍电桥电路的计算方式。

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2、惠斯通电阻桥相关计算

假设流过R1、R2桥臂的电流为I1，流过R3、Rx桥臂的电流为I2，电桥供电电压为VCC，如下图所示。

通过欧姆定律可以计算出每个电阻两端的电压。在R1和R2这两个桥臂上，R1、R2将VCC电压分压，R2电阻两端得到的电压即为V1；在R3和Rx这个桥臂上，R3、Rx将VCC电压分压，R3电阻两端得到的电压即为V2。下面分别用欧姆定律计算V1和V2。

流过电阻R1和R2的电流I1：

R2两端的电压V1：

流过电阻R3和Rx的电流I2：

R3两端的电压：

V1和V2的电压差：

由此可以看出：如果4个电阻都相等，即R1=V2=R3=Rx，那么δV=0，即电桥处于平衡状态；Rx发生变化会导致△V发生变化。

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3、开尔文双电桥

开尔文电桥是惠斯通电桥的变形，在测量小阻值电阻时能给出相当高的准确度。具体移步：https://baike.baidu.com/item/%E5%BC%80%E5%B0%94%E6%96%87%E6%B5%8B%E8%AF%95/9321756?fr=aladdin

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4、电阻桥的应用

在实际使用中，我们通常将其中三个电阻值固定，而将另外一个电阻换成热敏电阻、压敏电阻、PT100等，这时候就可以用电桥来测物理量了。如果将PT100接入电桥，随着环境温度的变化，PT100的阻值发生变化导致δv发生变化，将差分电压δv通过差分运放放大后进入单片机的AD采样，再对照PT100的电阻-温度对应表就可以知道当前环境的温度了。

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