一种自组电桥实验装置的制作方法

本实用新型涉及物理实验装置测试领域，具体涉及一种自组电桥实验装置。

背景技术：

电桥法测量是电磁学实验中最重要的测量方法之一，有着非常广泛的应用，它具有灵敏度和准确度都较高、结构简单、使用方便的特点。在非电量测量中也广泛采用，如压力、温度等；尤其在现代自动化控制和仪器仪表中，许多都是利用电桥实现设计、调试和控制。

物理实验教学中，通过模拟电桥法测试电阻，可以了解电桥的工作原理及灵敏度的定义，掌握减小电桥测量误差的方法、掌握直流双臂电桥测低值电阻的原理及方法等，对于教学具有重要的意义。然而，目前关于电桥法测试用的实验仪器介绍很少，且功能较为单一，对低阻值的元器件测量精确度不高，测试灵活度不高。因此，现有的电桥实验仪器有待进一步改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种自组电桥实验装置，具有结构紧凑、操作简单、测试功能全面以及测试精度高等特点，将各测试单元自组集中布置于控制面板上，通过惠斯通电桥研究直流单臂电桥的基本参数和了解其基本特点，通过测量铝棒、黄铜棒的电阻率来了解直流双臂电桥的特点，可广泛用于物理实验教学领域。

为了实现上述目的，本实用新型采取以下的技术方案：一种自组电桥实验装置，包括箱体，所述箱体为方形结构，箱体表面设有控制面板；所述控制面板的上端依次设有直流稳压源、直流电压表、直流电流表、检流计、自制温度计和恒温井，所述控制面板下端设有自组双臂电桥、非平衡电桥、运算放大器、应变测力传感器、应变片、应变片等值电阻和直流单臂电桥，所述应变测力传感器、应变片和应变片等值电阻位于所述自组双臂电桥和非平衡电桥的下方，所述直流单臂电桥位于所述运算放大器下方，所述自组双臂电桥上方设有待测金属棒长度指示标尺；所述控制面板上还设有备用电阻区和高精度电阻及待测电阻区。

作为一种改进，所述直流稳压源上设有粗调和细调按钮，稳压源的电压值为0~10v。

作为一种改进，所述检流计上设有灵敏度开关、调零旋钮和自复位开关。

作为一种改进，所述自制温度计设有三位半表头和校准旋钮，所述三位半表头量程为0~1.999v，所述校准旋钮对应一个反比例放大电路的放大倍数调节。

作为一种改进，所述恒温井上设有温控表，具有升温和控温两种功能，可设置温度范围为0～100℃，内部还带有散热风扇。

作为一种改进，所述运算放大器为差分放大器，分×10和×100两个档位。

作为一种改进，所述自组双臂电桥位于所有仪表的下方，包括两根四端电阻器和一套固定电阻（100ω±0.1%×4）的双臂电路，内部还配有直径为φ3mm紫铜棒、铝棒、黄铜棒各一根，采用紫铜棒作为标准样品，其电阻率约为1.8×10^-8ω▪m，配合所述运算放大器和所述直流电压表，可测铝棒和黄铜棒的电阻率。

作为一种改进，所述直流单臂电桥设有电桥电路图，可接入不同的桥臂电阻测量待测电阻的阻值，也可接入pt100等传感器，标定不同温度下铂电阻的电阻值，用铂电阻测恒温井的温度，估计误差。

作为一种改进，所述备用电阻区设置有16~20个不同阻值的电阻，最小电阻为10ω，最大电阻为82kω。

作为一种改进，所述高精度电阻及待测电阻区设有三只相对误差为±0.1%的精密电阻和三只没有提供数值的电阻。

本实用新型的有益效果：一种自组电桥实验装置，具有结构紧凑、操作简单、测试功能全面以及测试精度高等特点；通过将各测试单元自组集中布置于控制面板上，使得结构更加紧凑、功能更加全面；通过在控制面板上设置直流稳压源，给整机实验电路供电的精密稳压电源，电压可以粗调和细调，且连续可调，并设有通、断开关，保证实验数据更加精准，且实验过程更加方便、安全；通过在检流计上设置灵敏度调节、调零旋钮和自复位开关，用以保护桥路远离平衡点时检流计不会被打坏；另外，通过在控制面板上设置自制温度计，采用三位半表头和校准旋钮设计，校准旋钮对应一个反比例放大电路的放大倍数调节，使得温度校准更加精确。

附图说明

图1是本实用新型自组电桥实验装置的结构示意图。

图中：1、控制面板；2、直流稳压源；3、直流电压表；4、直流电流表；5、检流计；6、自制温度计；7、恒温井；8、自组双臂电桥；9、非平衡电桥；10、运算放大器；11、应变测力传感器；12、应变片；13、应变片等值电阻；14、直流单臂电桥；15、待测金属棒长度指示标尺；16、备用电阻区；17、高精度电阻及待测电阻区；18、四端电阻器。

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。

如图1所示，本实用新型的一种自组电桥实验装置，包括箱体，所述箱体为方形结构，箱体表面设有控制面板1；所述控制面板1的上端依次设有直流稳压源2、直流电压表3、直流电流表4、检流计5、自制温度计6和恒温井7，所述控制面板1下端设有自组双臂电桥8、非平衡电桥9、运算放大器10、应变测力传感器11、应变片12、应变片等值电阻13和直流单臂电桥14，所述应变测力传感器11、应变片12和应变片等值电阻13位于所述自组双臂电桥8和非平衡电桥9的下方，所述直流单臂电桥14位于所述运算放大器10的下方，所述自组双臂电桥8上方设有待测金属棒长度指示标尺15；所述控制面板1上还设有备用电阻区16和高精度电阻及待测电阻区17。

进一步地，所述直流稳压源2上设有粗调和细调按钮，稳压源的电压值为0~10v，可持续稳定的给整机提供精密的稳压电源，保证实验数据的准确性。

进一步地，所述检流计5上设有灵敏度开关、调零旋钮和自复位开关，在每次实验开始前都要调零和将灵敏度调到最小（旋钮逆时针到底），从而保护桥路远离平衡点时检流计5不会被打坏。

进一步地，所述自制温度计6设有三位半表头和校准旋钮，所述三位半表头量程为0~1.999v，所述校准旋钮对应一个反比例放大电路的放大倍数调节，从而使得温度校准更加精确。

进一步地，所述恒温井7上设有温控表，具有“升温”和“控温”两种功能，可设置温度范围为0～100℃，内部还带有散热风扇；具体的，所述温控表下方设有一只温控开关和风扇开关，温控开关控制了内部加热棒的供电，风扇在内部对恒温井实现降温；井温可设置在0～100.0℃，温控表上“pv”显示恒温井当前温度；“sv”显示设置温度，通过按温控表上的“▲”和“▼”键调节设置温度，恒温井工作时要将温控开关拨到“开”处，风扇开关拨到“关”处。

进一步地，所述运算放大器10为差分放大器，分×10和×100两个档位，具体的，所述运算放大器设有接线插座，并设有放大倍率转换开关，同时还设有放大器调零旋钮，在使用时，所述运算放大器10应先调零。

进一步地，所述自组双臂电桥8位于所有仪表的下方，包括两根四端电阻器18和一套固定电阻（100ω±0.1%×4）的双臂电路，内部还配有直径为φ3mm紫铜棒、铝棒、黄铜棒各一根，采用紫铜棒作为标准样品，其电阻率约为1.8×10^-8ω▪m，配合所述运算放大器和所述直流电压表，可测铝棒和黄铜棒的电阻率；具体的，所述四端电阻器18位于所述待测金属棒长度指示标尺15的两端。

进一步地，所述直流单臂电桥14设有电桥电路图，可接入不同的桥臂电阻测量待测电阻的阻值，也可接入pt100等传感器，标定不同温度下铂电阻的电阻值，用铂电阻测恒温井的温度，估计误差。

进一步地，所述备用电阻区16设置有16~20个不同阻值的电阻，最小电阻为10ω，最大电阻为82kω；具体的，所述备用电阻区16工设有18个电阻，其中包括10ω×3，100ω×3，1kω×3，10kω×3，47kω×3，82kω×3共18个备用阻值的电阻，均可用连接线引出实验中使用，从而测试不同负载阻值对电压电流的影响。

进一步地，所述高精度电阻及待测电阻区17设有三只相对误差为±0.1%的精密电阻和三只没有提供数值的电阻；具体的，待测电阻是专为使用“惠斯通电桥”测中值电阻而设置，所述待测电阻已知电阻大概范围，可自行检测、计算误差。

本实用新型的自组电桥实验装置具有结构紧凑、操作简单、测试功能全面以及测试精度高等特点，通过本实验装置，可较为直观的了解直流单臂电桥（或惠斯通电桥）的原理、掌握直流双臂电桥测低值电阻的原理及方法、学习压力传感器的原理及应用、学习铂热电阻温度传感器的原理以及数字温度计的设计等多功能，可广泛用于物理实验教学领域。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

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