经典交流电桥

桥臂均由阻抗元件或它们的组合所形成的交流电桥

经典交流电桥是指桥臂均由阻抗元件或它们的组合所形成的交流电桥。

经典交流电桥

桥臂均由阻抗元件（即电阻、电容、电感元件）或它们的组合所形成的交流电桥。这种电桥多采用波形为正弦的交流电源供电，而检测仪表的选择则随电源频率而异。例如振动检流计用于工频范围，听筒主要用于声频范围，阴极射线示波器和电子式指零仪器可在很广的频率范围内使用。

结构和原理　交流电桥的基本结构见图1。4个桥臂的阻抗分别为Z1、Z2、Z3、Z4。一般情况下，每一阻抗都包括实部和虚部，即电阻分量和电抗分量X。阻抗的表达形式为Z=R+jX=z∠φ,z∠φ是极坐标形式，z为阻抗的模，φ为辐角。在平衡情况下使用时，电桥的平衡条件为

Z1/Z2=Z3/Z4

或

R1R4-X1X4=R2R3-X2X3

R1X4+X1R4=R2X3-X2R3

如用极坐标形式，有

z1z3=z2z4

φ1-φ2=φ3-φ4

由以上公式可见,4个桥臂阻抗间具有一定的配置关系，即不是任何 4个阻抗组成的桥式线路都可达到平衡状态。

用于平衡状态下的电桥,其4个阻抗中有一个是待测的,其他3个是标准阻抗。将电桥调到平衡状态，即检测仪表指零,通过上述公式可由3个已知的标准阻抗求得待测阻抗的电阻分量和电抗分量或其模和辐角。一般情况下，为达到电桥平衡状态，必须满足两个平衡条件，方能求得代表阻抗的两个未知量R和X或z和φ。因此,在实际操作电桥使其达到平衡状态时，必须至少调两个标准元件量值，而且常需要反复调节。一般要求调节的次数越少越好，这说明电桥有较好的收敛性。电桥平衡时，与电源的幅值无关，但是否与电源频率有关,决定于4个桥臂的配置。

经典交流电桥的结构简单，可以用标准元件自行组成，也有商品出售。限于标准元件的准确度，经典交流电桥一般的准确度不很高，以误差表示约为 5×10-3到1×10-4，只满足一般工业测试和科学研究的要求。

应用　常用的经典交流电桥见图2。其电源和检测仪表分别接在两对角顶点上。图2a线路主要用于以电容为标准测未知电容的量值。图2b线路主要用于以电感为标准测未知电感的量值及其品质因数。图2c线路称作麦克斯韦－维恩(Maxwell-Wien)电桥，简称麦克斯韦电桥，用于以电容为标准测未知电感及其品质因数，或以电感为标准测未知电容的量值。图2d线路称作欧文(Owen)电桥，主要用于以电容为标准测未知电感的量值及其品质因数。图2e线路称作西林(Schering)电桥，用于以电容为标准测未知电容的损耗角和量值，主要用于研究介质性能，特别是高电压下电容的介质损耗。上述5种电桥的平衡条件都与电源的频率无关,因此可以降低对电源波形纯净程度的要求。图2f线路称作海氏(Hay)电桥,用以电容为标准测电感，也用于测磁性材料的磁导率和损耗。图2g线路称作维恩(Wien)电桥，用以电容为标准测未知电容参数。这两种电桥的平衡条件与电源频率有关，因此它们也可以用来测频率。图2h线路称作谐振电桥。根据谐振原理可用电容为标准测电感，或以电感为标准测电容，或以电感、电容为标准测供给电桥电源的频率。

经典交流电桥自19世纪80年代起曾出现几十种不同用途的专用电桥线路。但到20世纪80年代，大多数经典交流电桥已被准确度更高、使用方便的新型电桥如感应耦合比例臂电桥、有源电桥、数字电桥等所代替。

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