电桥电路是由四个二端元件接成四边形形成的电路结构,各边称为电路的桥臂;激励源接到桥臂的一个对角上,另一对对角接电桥的负载或输出检测电路。
电桥的分类方式主要有:按是否平衡分为平衡电桥和不平衡电桥;按激励源类型分为直流电桥和交流电桥;按桥臂工作方式分为全臂桥(双差动电桥)、半臂桥(差动电桥)和单臂桥。
一、电桥的预调平衡
用电桥进行测量前必须先使电桥处于平衡状态,即电桥无输出。由于应变片电阻值总有偏差,且存在接触电阻、导线电阻等,往往电桥不能平衡,因此需要设置预调平衡电路:在电桥中增加电阻 R5 和电位器 R6,R6 可分为两部分,
R6′ = n1R6,R6″ = n2R6,且 n1 + n2 = 1
带预调平衡电阻的电桥电路如图 1 所示。

图 1 带预调平衡电阻的电桥电路
将星形连接变为三角形连接,则


R1′ 与 R2′ 分别并联在 R1 和 R2 上,只要调节 R6′ 和 R6″ 就可使电桥平衡。
二、惠斯通电桥
用欧姆表测量电阻虽然方便,但不够精确;而用伏安法测电阻,电表所引起的误差又难以消除。因此精确测量电阻常用惠斯通电桥,其电路如图 2 所示:当 B、D 两点的电势相等时,通过检流计的电流强度 Ig = 0,此时就称电桥平衡(可通过调节滑动触头 D 的位置来实现)。

图 2 惠斯通电桥电路
根据串联电路中电阻与电压成正比的原理可知,此时应有 R1 : R2 = Rx : R0。一般 R1 和 R2 由同一均匀电阻丝组成,其阻值与长度成正比,待测电阻的计算公式为

测出电阻丝长度 L1 与 L2 之比,再由标准电阻 R0 的阻值即可确定待测电阻 Rx 的阻值。
三、交流电桥的工作原理
交流电桥的桥体有四个桥臂,分别由交流阻抗元件构成;在电桥的一个对角线 ab 上接交流电源,另一个对角线 cd 上接交流指零仪。调节各桥臂参数,当指零仪读数为 0 时,c、d 两点的电位相等,电桥达到平衡,这时有

可见交流阻抗电桥的平衡条件包括两部分:一是相对桥臂阻抗模的乘积必须相等,二是相对桥臂阻抗幅角之和必须相等。因此交流电桥的平衡调节要比直流电桥复杂得多。为使电桥达到平衡,需要反复调节桥臂参数,电桥达到平衡所需反复调节的次数称为收敛性,收敛性好的电桥能较快取得平衡。电桥的收敛性取决于桥臂阻抗的性质及调节参数的选择,是衡量交流电桥性能的一个重要技术指标;收敛性差的电桥由于比较难达到平衡而很少使用。交流电桥的原理电路如图 3 所示。

图 3 交流电桥的原理电路