經典交流電橋
正文
橋臂均由阻抗元件（即電阻、電容、電感元件）或它們的組合所形成的交流電橋。這種電橋多採用波形為正弦的交流電源供電，而檢測儀表的選擇則隨電源頻率而異。例如振動檢流計用於工頻範圍，聽筒主要用於聲頻範圍，陰極射線示波器和電子式指零儀器可在很廣的頻率範圍內使用。結構和原理 交流電橋的基本結構見圖1。
4個橋臂的阻抗分別為Z1、Z2、Z3、Z4。一般情況下，每一阻抗都包括實部和虛部，即電阻分量和電抗分量X。阻抗的表達形式為Z＝R＋jX＝z∠φ,z∠φ是極坐標形式，z為阻抗的模，φ為輻角。在平衡情況下使用時，電橋的平衡條件為 Z1/Z2＝Z3/Z4
或R1R4-X1X4＝R2R3-X2X3
R1X4+X1R4＝R2X3-X2R3
如用極坐標形式，有z1z3＝z2z4
φ1-φ2＝φ3-φ4
由以上公式可見,4個橋臂阻抗間具有一定的配置關係，即不是任何 4個阻抗組成的橋式線路都可達到平衡狀態。用於平衡狀態下的電橋,其4個阻抗中有一個是待測的,其他3個是標準阻抗。將電橋調到平衡狀態，即檢測儀表指零,通過上述公式可由3個已知的標準阻抗求得待測阻抗的電阻分量和電抗分量或其模和輻角。一般情況下，為達到電橋平衡狀態，必須滿足兩個平衡條件，方能求得代表阻抗的兩個未知量R和X或z和φ。因此,在實際操作電橋使其達到平衡狀態時，必須至少調兩個標準元件的量值，而且常需要反覆調節。一般要求調節的次數越少越好，這說明電橋有較好的收斂性。電橋平衡時，與電源的幅值無關，但是否與電源頻率有關,決定於4個橋臂的配置。
經典交流電橋的結構簡單，可以用標準元件自行組成，也有商品出售。限於標準元件的準確度，經典交流電橋一般的準確度不很高，以誤差表示約為 5×10-3 到1×10-4，只滿足一般工業測試和科學研究的要求。
套用 常用的經典交流電橋見圖2。
其電源和檢測儀表分別接在兩對角頂點上。圖2a線路主要用於以電容為標準測未知電容的量值。圖2b線路主要用於以電感為標準測未知電感的量值及其品質因數。圖2c線路稱作麥克斯韋－維恩(Maxwell-Wien)電橋，簡稱麥克斯韋電橋，用於以電容為標準測未知電感及其品質因數，或以電感為標準測未知電容的量值。圖2d線路稱作歐文(Owen)電橋，主要用於以電容為標準測未知電感的量值及其品質因數。圖2e線路稱作西林(Schering)電橋，用於以電容為標準測未知電容的損耗角和量值，主要用於研究介質性能，特別是高電壓下電容的介質損耗。上述5種電橋的平衡條件都與電源的頻率無關,因此可以降低對電源波形純淨程度的要求。圖2f線路稱作海氏(Hay)電橋,用以電容為標準測電感，也用於測磁性材料的磁導率和損耗。圖2g線路稱作維恩(Wien)電橋，用以電容為標準測未知電容參數。這兩種電橋的平衡條件與電源頻率有關，因此它們也可以用來測頻率。圖2h線路稱作諧振電橋。根據諧振原理可用電容為標準測電感，或以電感為標準測電容，或以電感、電容為標準測供給電橋電源的頻率。 經典交流電橋自19世紀80年代起曾出現幾十種不同用途的專用電橋線路。但到20世紀80年代，大多數經典交流電橋已被準確度更高、使用方便的新型電橋如感應耦合比例臂電橋、有源電橋、數字電橋等所代替。
