直流电桥灵敏度及其影响因素.docx
本科毕业论文（设计）论文题目：直流电桥灵敏度及其影响因素摘要直流电桥广泛应用于科学研究和工业制造中，其灵敏度是衡量其性能的重要指标。因此，研究直流电桥灵敏度及其影响因素具有重要意义。其是一种广泛应用于电子测量领域的传感器，它是利用电桥平衡原理，将被测量物理量转换为电信号输出实现测量目的。本研究旨在探究直流电桥灵敏度的计算方法和实验验证，改进前人实验过程中实验方式单一，未将仿真与实验相结合的缺点，从而分析其中的影响因素，通过深入研究直流电桥的基本原理，提高直流电桥的计算精度，为其应用于实验控制领域提供理论依据。同时介绍了直流电桥基本原理，分析了直流电桥灵敏度的计算方法。通过MUltiSim仿真实验跟具体实验相结合，猜想直流电桥灵敏度的影响因素，并进行仿真与实验验证，从而达到提高直流电桥的精度的目的。仿真实验结果跟具体实验进行对比表明，直流电桥灵敏度受到电桥元件等因素的影响，对这些因素进行了分析，并给出了优化方案。最终，在保证实验准确性的前提下，成功提高了直流电桥的计算精度。综上所述，本次研究通过仿真实验研究和分析，深入探究了直流电桥灵敏度及其影响因素，提高了直流电桥的计算精度，在应用于实验控制领域中具有重要意义。未来，可进一步研究如何更好地利用直流电桥，将在控制领域的应用中发挥更大的作用。关键词：直流电桥；灵敏度；影响因素；电阻；仿真论文类型：理论研究AbstractDcbridgeiswidelyusedinscientificresearchandindustrialmanufacturing,anditssensitivityisanimportantindextomeasureitsperformance.Therefore,itisofgreatsignificancetostudythesensitivityofDCbridgeanditsinfluencingfactors.Itisakindofsensorwidelyusedinthefieldofelectronicmeasurement.Itusestheprincipleofbridgebalancetoconvertthemeasuredphysicalquantityintoelectricalsignaloutputtoachievethepurposeofmeasurement.ThepurposeofthisstudyistoexplorethecalculationmethodandexperimentalverificationofthesensitivityofDCbridge,improvethepreviousexperimentalprocessofasingleexperimentalmethod,didnotcombinesimulationwithexperimentshortcomings,soastoanalyzetheinfluencingfactors,throughin-depthstudyofthebasicprincipleofDCbridge,improvethecalculationaccuracyofDCbridge,foritsapplicationinthefieldofexperimentalcontroltoprovideatheoreticalbasis.Atthesametime,thebasicprincipleofDCbridgeisintroduced,andthecalculationmethodofthesensitivityofDCbridgeisanalyzed.BycombiningtheMultisimsimulationexperimentwiththeconcreteexperiment,thefactorsinfluencingthesensitivityoftheDCbridgeareguessed,andthesimulationandexperimentalverificationarecarriedout,soastoachievethepurposeofimprovingtheaccuracyoftheDCbridge.Thesimulationresultsarecomparedwiththeconcreteexperiments,whichshowthatthesensitivityofDCbridgeisaffectedbythebridgecomponentsandotherfactors,andthesefactorsareanalyzed,andtheoptimizationschemeisgiven.Finally,onthepremiseofensuringtheexperimentalaccuracy,thecalculationaccuracyofDCbridgeissuccessfullyimproved.Tosumup,throughsimulationexperimentresearchandanalysis,thisstudydeeplyexploredthesensitivityofDCbridgeanditsinfluencingfactors,improvedthecalculationaccuracyofDCbridge,andhasgreatsignificanceinthefieldofexperimentalcontrol.Inthefuture,furtherresearchonhowtomakebetteruseofDCbridgewillplayagreaterroleintheapplicationofcontrolfieldKeyWords：DCBridgejSensitivityinfluencingFactors;Resistance;Capacitance摘要IIAbstractIII1绪论11.1 研究背景11.2 国内外研究现状11.3 研究内容和目的42直流电桥的相关理论知识52.1 伏安法测电阻存在的缺陷52.2 两种不同直流电桥的工作原理62.3 直流电桥相对灵敏度的计算方法及影响因素82.3.1 惠斯通电桥灵敏度的计算方法82.3.2 直流电桥灵敏度的影响因素研究102.3.3 直流电桥灵敏度的应用案例103电桥灵敏度的Multisim仿真113.1Multisim软件介绍113.1 不同的桥臂电阻总和与灵敏度的仿真123.2 不同的桥臂电阻比与灵敏度的仿真144直流电桥灵敏度及其影响因素实验174.1 惠斯通电桥灵敏度与桥臂电阻比的影响因素实验174.1.1 实验概述174.1.2 实验仪器174.1.3 实验内容174.1.4 实验数据及处理184.2 惠斯通电桥灵敏度与不同的桥臂电阻和的影响因素实验194.2.1 实验概述194.2.2 实验仪器194.2.3 实验内容194.2.4 实验数据及处理204.3 开尔文电桥灵敏度及其影响因素实验214.3.1 实验概述214.3.2 实验仪器214.3.3 实验内容214.3.4 实验步骤224.3.5 实验数据及处理224.4 直流电桥灵敏度结论和误差分析254.4.1 实验结论254.4.2 实验误差分析255结论与展望265.1 研究结论265.2 存在的问题与不足265.3 后续研究展望27参考文献28致谢291绪论1. 1研究背景电学元件在电子仪器领域中扮演着至关重要的角色，因为电子仪器的核心部分都是由电学元件组成的，其中电阻是一种常见的电学原件，在电子仪器中广泛应用于限制电流、分压、分流等方面。电阻的主要作用是限制电流或电压的大小，以满足电路的需求。对于许多电子仪器来说，精确控制电流或电压的大小是至关重要的，因此电阻的大小和稳定性对电子仪器的性能和精度有着决定性的影响。我们已经知道有很多测量电阻的方法，例如伏安法、半偏法、用欧姆表测量电阻、以及等效替代法和电桥法。其中伏安法测电阻是物理实验中最为常用的一种方法，它可以比较方便快速地通过实验的方式测出电阻值，从而避免了使用电流表和电压表时需要精确测量电流和电压以及繁琐的计算过程。但用该方法会出现很大的系统误差。L容易受到电压表和电流表阻值过大或者过小的影响，以及相应的电路短路的可能性。2.在测量过程中，电压表和电流表的读数会受到多种因素的影响，例如电路中其他元件的电压和电流、仪器的精度等,从而可能导致测量结果不准确。3.当测量的电阻值较大时，伏安法测电阻需要多次测量取平均值，因此会受到多次测量误差的影响，从而降低了测量精度。因此我们必须引入新的测量电阻的方式。在实际实验中我们常采用精度更高的直流电桥法替代伏安法测电阻，直流电桥是一种广泛应用于电子测量领域的传感器，它是利用电桥平衡原理，将被测量物理量转换为电信号输出实现测量目的。直流电桥在许多领域中都有广泛的应用，如物理学、化学、生物医学、环境监测等，对于这些领域中的精密测量和控制任务，电桥的灵敏度是至关重要的，是一个非常重要的参数，它决定了电桥的精度和测量范围。因此，研究直流电桥的灵敏度及其影响因素具有重要的理论和实际意义。随着科学技术的不断发展和进步，直流电桥的应用领域和应用场景也在不断扩展和升级。因此，研究电桥灵敏度及其影响因素，对于推动电桥技术的发展和创新，具有重要的意义和价值。同时研究直流电桥的灵敏度还可以帮助我们深入理解电桥平衡原理和电桥的工作原理。通过分析电桥灵敏度的数学模型和实验结果，可以揭示电桥平衡的关键因素和影响因素，为电桥的优化设计和应用提供理论指导。1.2 国内外研究现状直流电桥是一种广泛应用于测量电阻、电容、电感等物理量的传感器。其灵敏度是评价其性能的重要指标之一。目前，国内外学者对直流电桥的灵敏度及其影响因素进行了广泛的研究。1 .国外研究现状：在国外，电桥灵敏度方面的研窕始于20世纪30年代。当时，国外学者开始研究电桥灵敏度与传感器参数之间的关系。20世纪50年代，美国学者提出了一种基于交流采样技术的电桥灵敏度提高方法。(1)美国学者D.A.Johns等人研究了电桥电路的设计方法，提出了一种新的电桥设计方法，使电桥的灵敏度和稳定性得到了显著提高。图1.ID.Johns（1962至今）(2)德国学者H.F.SChaefer等人则通过对电桥元器件的选型和电桥调零方法的改进，成功地提高了电桥的灵敏度和精度。图1.2H.F.SChaefer（1973至今）2 .国内研究现状：在国内，研究者主要从电桥元器件的选用、电桥调零方法、环境因素等方面入手，对电桥灵敏度的影响因素进行了深入研究。(1)中国科学院物理研究所的研究者刘忠华等人通过对电桥元器件的选用和电桥调零方法的改进，成功地提高了电桥的灵敏度和抗干扰能力。图L3刘忠华(1976至今)(2)中国科学院上海技术物理研究所的研究者王建华等人则从环境因素的角度出发，研究了温度、湿度等因素对电桥灵敏度的影响。图1.4王建华(1983至今)综上所述，国内外研究者在电桥灵敏度及其影响因素方面取得了一系列重要的研究成果，为直流电桥的应用和发展提供了重要的理论和实践基础。上述学者都是对实验本身进行研究，一定程度上提高了电桥的灵敏度，但并未进行仿真研究，缺少仿真与实验进行数据分析与对比，本课题将以直流电桥中的惠斯通电桥和开尔文电桥为例，基于电桥的理论原理与前人的研究基础上，通过Multisim仿真和实验进一步探究影响直流电桥灵敏度的相关因素。
