0.4 1.18 2 1.31 9 0.54
0.5 1.29 3 1.11 10 0.49
0.6 1.36 4 0.95
0.7 1.41 5 0.82
由表9数据作出灵敏度Sv与X的关系曲线,如图5所示。
图5 灵敏度Sv与X的关系曲线
由图5可直观的看出,当电源电压ε与待测桥臂电阻的相对变化量δ一定时,非平衡电桥的输出电压灵敏度Sv的实验结果与理论分析结果一致,即对于同样的ε和δ值,电桥灵敏度Sv在电桥比率X=1时最高,X越大或越小时灵敏度Sv越低[9]。
3. 实验结论
综合上述结果和分析可得出以下结论:
非平衡电桥的输出电压灵敏度Sv与电源电压ε、待测桥臂电阻的相对变化量δ及其电桥比率X有关。ε和X值对灵敏度Sv影响较大,δ值对Sv影响较小。
在应用非平衡电桥电路进行测量时,可以根据实际情况及需求来选择合适的ε值、X值及δ值,来满足测量所需灵敏度的要求。在各元器件允许功耗的条件下,如果要提高非平衡电桥输出电压灵敏度,一是提高电源电压ε,二是合理搭配电桥各元器件,选择适当的桥臂比率X,比如取X=1等。不过与平衡电桥相类似,过分的强调非平衡电桥的输出电压灵敏度高不一定是必要的,我们所需要关注的是电桥的灵敏度是否可以满足其测量精度的要求,以及电路中的元器件、仪表精度是否匹配等[10]。
本实验中,在电桥工作的初始状态,应该先使电桥调至平衡状态,但由于电阻箱存在一定的误差,也必定会有小量的接触电阻、接线电阻等因素的影响,电桥实际上并未达到平衡状态,因此需要在电桥回路中加入初始平衡调节环节[4]。
4. 结束语
由静态测量的平衡电桥实验扩展为动态测量的非平衡电桥实验,可同时涉及力学、热学、光学、电学、磁学实验的内容,原理易于被学生接受,仪器不需很大投入,实用性和可操作性强,能扩展学生的视野,有利于学生的综合实验能力和创新能力的培养[11]。
本实验通过设计研究非平衡的灵敏度特性,既保证了基本实验的训练要求,又能以现代科技应用为背景来激发学生的学习兴趣和积极性,有助于培养学生的综合实验能力和开拓创新精神。
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