電橋法測(cè)電阻

1、實(shí)驗(yàn)十 電橋法測(cè)電阻電橋是一種精密的電學(xué)測(cè)量?jī)x器，可用來測(cè)量電阻、電容、電感等電學(xué)量，并能通過這些量的測(cè)量測(cè)出某些非電學(xué)量，如溫度、真空度和壓力等，被廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)控制方面?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?掌握用惠斯登電橋測(cè)電阻的原理和特點(diǎn)。 學(xué)會(huì)QJ19型兩用直流電橋的使用。 了解雙臂電橋測(cè)低電阻的原理和特點(diǎn)?！緦?shí)驗(yàn)原理】圖 3-10-1 惠斯登電橋的原理電路圖直流電橋主要分單臂電橋和雙臂電橋。單臂電橋又稱惠斯登電橋，一般用來測(cè)量102106的電阻。雙臂電橋又稱開爾文電橋，可用來測(cè)量10-510-2范圍的電阻。實(shí)驗(yàn)所用的QJ19型電橋是單、雙臂兩用直流電橋。 惠斯登單臂電橋的工作原理惠斯登電橋的原理

2、電路如圖3-10-1所示，四個(gè)電阻、和稱為電橋的四個(gè)臂，組成一個(gè)四邊形，對(duì)角和之間接檢流計(jì)構(gòu)成“橋”，用以比較“橋”兩端的電位，當(dāng)和兩點(diǎn)的電位相等時(shí)，檢流計(jì)指零，電橋達(dá)到了平衡狀態(tài)。此時(shí)有，由于，因此可得 （3-10-1）（3-10-1）式為惠斯登電橋的平衡條件，根據(jù)、和的大小，可以計(jì)算出待測(cè)電阻的阻值，一般稱、為比率臂，為比較臂。圖3-10-2雙臂電橋的電路結(jié)構(gòu)圖 開爾文雙臂電橋的工作原理在惠斯登電橋電路中，存在著接觸電阻和接線電阻，這對(duì)低電阻的測(cè)量將帶來很大的誤差。特別是當(dāng)待測(cè)電阻的阻值與接觸電阻同數(shù)量級(jí)時(shí)，測(cè)量便無法進(jìn)行。在此情形下，為了獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，必須采用開爾文雙臂電橋進(jìn)行測(cè)量

3、。開爾文雙臂電橋的電路結(jié)構(gòu)如圖3-10-2所示，為待測(cè)電阻，為低值標(biāo)準(zhǔn)電阻，、和均為阻值較大的電阻，表示聯(lián)接和的接線電阻（其中包括這一接線與和的接觸電阻）它與，同數(shù)量級(jí)，是引起測(cè)量誤差的重要因素，必須設(shè)法消除它的影響。對(duì)圖中以7、2、4為頂點(diǎn)的形電路變換成Y型電路后，就可把雙臂電橋變成一個(gè)惠斯登電橋，根據(jù)惠斯登電橋的平衡條件，不難得到開爾文電橋的平衡方程。 (3-10-2)不難看出，如果在電橋結(jié)構(gòu)上能夠做到=和=(3-10-2)式右邊的第二項(xiàng)為零，此時(shí)平衡方程就變成如下形式： （3-10-3）實(shí)際上不可能完全做到=，=，但只要把值做得很小，(3-10-2)式右邊的第二項(xiàng)便為二階無限小量，此時(shí)就

4、可以認(rèn)為(3-10-3)式成立。 電橋的靈敏度(3-10-1)式和(3-10-3)式是在電橋平衡條件下推導(dǎo)出來的，在實(shí)驗(yàn)中測(cè)試者是依據(jù)檢流計(jì)的指針有無偏轉(zhuǎn)來判斷電橋是否平衡的。然而，檢流計(jì)的靈敏度是有限的。例如，選用電流靈敏度為1格/1微安的檢流計(jì)做為指零儀，當(dāng)通過檢流計(jì)的電流小于10-7安培時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)不到0.1格，觀察者難于覺察，就認(rèn)為電橋已達(dá)平衡，因而帶來測(cè)量誤差。對(duì)此引入電橋靈敏度的概念。它定義為 (3-10-4)是在電橋平衡后的微小增減量，實(shí)際上是橋臂的增減量；是相應(yīng)的檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)。電橋靈敏度的單位是“格”。越大在基礎(chǔ)上增減能引起的檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)就越多。電橋越靈敏，測(cè)量誤差減小。如

5、=100格表示當(dāng)改變1%時(shí)檢流計(jì)有1格的偏轉(zhuǎn)。電橋靈敏度的大小是與工作電壓有關(guān)的。在實(shí)驗(yàn)中，為使電橋靈敏度足夠，電源電壓不能過低，當(dāng)然也不能過高，否則可能損壞電橋?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】 用兩端式單臂電橋測(cè)電阻（102106） 利用萬用表歐姆檔粗測(cè)被測(cè)電阻的阻值 按圖3-10-3連接線路圖 3-10-3 兩端式單臂電橋測(cè)電阻接線圖 將檢流計(jì)接到“檢流計(jì)”端鈕（檢流計(jì)的使用參見實(shí)驗(yàn)十二）。 穩(wěn)壓電源接到“電源（兩）”端鈕。 被測(cè)電阻接到“未知電阻（兩）”端鈕，“標(biāo)準(zhǔn)電阻（四）”端鈕用短路片連接。 連線后檢查四個(gè)按鈕開關(guān)，將其松開。經(jīng)教師檢查后方可打開穩(wěn)壓電源及靈敏電流計(jì)的電源開關(guān)。 根據(jù)被測(cè)電阻的估計(jì)值從

6、表3-10-1中選擇、及電源電壓值。用1、2兩個(gè)旋鈕調(diào)、為所選之值，調(diào)穩(wěn)壓電源輸出為所選值。先根據(jù)估算出的估計(jì)值，將測(cè)量盤放置該值。表 3-10-1()橋臂電阻()電源電壓（V）>R1R21021031021021.510310410310231041051041026105106104106 首先將“電源（兩）”按鍵按下并旋轉(zhuǎn)卡住，接通電源。然后按下“粗”按鍵，調(diào)節(jié)測(cè)量盤電阻直到檢流計(jì)指零；斷開”粗“按鍵，按下”細(xì)“按鈕，調(diào)的后兩個(gè)轉(zhuǎn)盤（一般是這樣）直到檢流計(jì)準(zhǔn)確指零為止，即電橋處于平衡狀態(tài)。記錄、及的值，由計(jì)算值。 若光標(biāo)迅速離開標(biāo)尺零刻線甚至跑出標(biāo)尺外，不見蹤影，應(yīng)馬上放開“粗”或

7、“細(xì)”按鍵，斷續(xù)按下“短路”鍵光標(biāo)可以很快回到零刻線靜止下來，以便繼續(xù)調(diào)節(jié)，為保證測(cè)量精度，標(biāo)度盤至少為100盡量用到1000。 電橋靈敏度的測(cè)定對(duì)被測(cè)電阻(1000)時(shí)，調(diào)比例臂阻值為表3-10-2所示的各種情況下，測(cè)定電橋的相對(duì)靈敏度。測(cè)量時(shí)，首先將電橋調(diào)至平衡態(tài)，然后改變比較臂電阻有效數(shù)字末位的讀數(shù)，使檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)=10格，記下此時(shí)、和的數(shù)值，按3-10-4式計(jì)算相對(duì)靈敏度。表3-10-2 電橋相對(duì)靈敏度的測(cè)量 測(cè)量項(xiàng)目比例臂阻值（）R0（）R0（）n（格）R1=100R2=100R1=100R2=100R1=1000R2=1000R1=1000R2=1000測(cè)試條件電源電壓= 伏；檢

8、流計(jì)支路電阻RL= 歐 用四端式雙臂電橋測(cè)低電阻圖 3-10-4 四端式雙臂電橋測(cè)低電阻接線圖將被測(cè)低電阻及標(biāo)準(zhǔn)電阻等元件按圖3-10-4接線，圖中電源用穩(wěn)壓電源，輸出電壓在（26V）之間，為滑線變阻器，為雙刀雙擲換向開關(guān)，要求跨接電阻r0.001。調(diào)節(jié)滑線變阻器放在最大位置，接通雙刀開關(guān)，再調(diào)節(jié)滑線變阻器，使電路中的電流為標(biāo)準(zhǔn)電阻和被測(cè)電阻所允許通過的電流數(shù)值，按表3-10-3選取=的數(shù)值,按下“粗”按鍵,接通檢流計(jì)。調(diào)節(jié)測(cè)量盤使檢流計(jì)指零,按下“細(xì)”按鍵,調(diào)測(cè)量盤,使電橋平衡,記錄、和的值按計(jì)算被測(cè)電阻值。3. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參考表格表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參考表格萬用表測(cè)量值12【數(shù)據(jù)處理】QJ19型電橋的儀器誤差按下式計(jì)算式中為基準(zhǔn)值，(為了規(guī)定電橋的準(zhǔn)確度，供各有效量程參比的一個(gè)單值，即為該量程內(nèi)最大的10的整數(shù)冪)；為標(biāo)度盤示值；為等級(jí)指數(shù)，用百分?jǐn)?shù)表示（實(shí)驗(yàn)用=0.05）。記錄數(shù)據(jù)，給出測(cè)量結(jié)果。表 3-10-3（）()=()當(dāng)調(diào)換RX和的位置時(shí)從到()()=（）從到1010.10.010.0011001010.10.011010.10.010.00110010010010010010-410-510-310-5 0.001 0.00110001000【注意事項(xiàng)】 實(shí)驗(yàn)結(jié)束應(yīng)將復(fù)射式檢流計(jì)分流器旋至“短路”檔。 松開電橋上四個(gè)按鍵開關(guān)。 電橋測(cè)量應(yīng)按3-10-