直流比較電橋檢定規(guī)程

1、直流比較電橋檢定規(guī)程Verification Regulation of DC Comparison Bridge本檢定規(guī)程經(jīng)國家計量局于1988年3月22日批準(zhǔn)，并自1989年2月1日起施行。歸口單位：中國測試技術(shù)研究院起草單位：中國測試技術(shù)研究院本規(guī)程技術(shù)條文由起草單位負(fù)責(zé)解釋。本規(guī)程主要起草人：崔廣英(中國測試技術(shù)研究院)參加起草人：樸春玉(中國測試技術(shù)研究院)直流比較電橋檢定規(guī)程本規(guī)程適用于新制造、使用中和修理后直流比較電橋(以下簡稱比較電橋)的檢定。本規(guī)程不適用于普通單雙電橋、直流比較儀電橋、直讀電橋及其他用途電橋的檢定。一 概述比較電橋是專門為檢定實驗室用直流電橋和直流電阻箱等直流

2、電阻儀器的特殊單電橋，其原理線路如圖1所示。圖1 比較電橋原理線路圖圖中：Rx-被測電阻；RN-內(nèi)附參考電阻，其標(biāo)稱值為1105；R1-比例臂電阻，由6個十進(jìn)盤10×(1000+100+10+1+0.1+0.01)組成讀數(shù)盤M1和由3個十進(jìn)盤10×(1+0.1+0.01)組成等值平衡盤m1；R2-比例臂電阻，由6個十進(jìn)盤10×(1000+100+10+1+0.1+0.01)組成比例盤M2；K0-換臂開關(guān)，在電橋等值調(diào)整時使橋臂R1和R2互換位置；Kr-橋頂換接開關(guān)，Kr分別在位置1和2時測量兩次可求出導(dǎo)線電阻rx的阻值；KE-電源換向開關(guān)；C1，P1，P2，C2-

3、被測電阻Rx電流和電位端鈕；C3，P3，P4，C4-外接標(biāo)準(zhǔn)電阻器RN電流和電位端鈕；rx-被測橋臂和標(biāo)準(zhǔn)橋臂之間的引線電阻；(注：圖中未標(biāo)出具體位置)r1，r2-分別為開關(guān)K0在1，1(或2、2)的接觸電阻；r1，r2-分別為比例臂R1、R2的連接導(dǎo)線電阻，阻值從K0開關(guān)1、1分別到RN，Rx電位端。被測電阻采用四端鈕法接入被測橋臂Rx中，與標(biāo)準(zhǔn)橋臂的內(nèi)附參考電阻RN或外接標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行比較。另外，兩個橋臂R2與R1組成0.到1的10個標(biāo)準(zhǔn)比例值。為消除橋臂電阻R2和R1的誤差，線路中設(shè)計了換臂開關(guān)K0，通過R2和R1的換位，調(diào)節(jié)等值平衡盤m1，實現(xiàn)R1=R2，使比值(R2/R1)為1：1時消

4、除了誤差。為了使比值(R2/R1)為n:10時仍消除其誤差，QJ48型比較電橋的R2×1000盤的10個電阻，通過微調(diào)線路可將其誤差調(diào)到一致，這樣R2：R1=n：10比值誤差將減小到可以忽略的程度。XQJ7型比較電橋內(nèi)附參考電阻與M2的×1000盤不是微調(diào)結(jié)構(gòu)，內(nèi)附參考電阻誤差與比例臂比值的誤差，需在計算過程中加以更正。在用比較電橋檢定被測儀器的過程中，開關(guān)接觸電阻與被測電阻同時接入，不用電位引線，實現(xiàn)了電阻按元件檢定，保證了檢定狀態(tài)與實際使用狀態(tài)的一致。由單電橋的平衡方程式可得：式中：RxH-被測電阻標(biāo)稱值；RNH-參考電阻標(biāo)稱值；KH-比例臂比值標(biāo)稱值；1-把電橋調(diào)平衡

5、時調(diào)整值相對104的讀數(shù)；x-被測電阻相對標(biāo)稱值的更正值；N-參考電阻相對標(biāo)稱值的更正值；k-比例臂比值相對標(biāo)稱比值的更正值。式(1)為XQJ7型電橋測量電阻的相對更正值表達(dá)式。對其中k與N的值，每年周期檢定時測得，使用該電橋時加以更正。QJ48型比較電橋中，內(nèi)附參考電阻RN組和比例臂R2的×1000盤做成可微調(diào)，用等值平衡和自調(diào)技術(shù)可使N和k調(diào)整到可忽略的程度。則式(1)為：由式(2)可知QJ48型比較電橋可直接測出被電阻Rx的相對更正值。QJ48型比較電橋通過內(nèi)附參考電阻和比例臂電阻的均調(diào)整技術(shù)，使被測電阻按比例與內(nèi)附參考電阻直接比較并讀數(shù)。注：QJ48型比較電橋與XQJ7型比較

6、電橋原理是一樣的，但各端鈕符號，各橋臂符號的表示不同，使用公式時要注意，本規(guī)程中用的符號均是QJ48型比較電橋的。二 技術(shù)要求1 外觀及標(biāo)志1.1 比較電橋的銘牌(外殼上)應(yīng)標(biāo)明：1.1.1 產(chǎn)品名稱、型號和出廠編號；1.1.2 制造廠或商標(biāo)1.1.3 有效量程和各量程等級指數(shù)；1.1.4 參考溫度和標(biāo)稱使用溫度范圍；1.1.5 試驗電壓；1.1.6 使用位置(無位置符號表示該電橋可在任意位置使用)。1.2 比較電橋面板上的開關(guān)和接線柱端鈕應(yīng)標(biāo)明功能和符號(需要時)。2 比較電橋的等級指數(shù)、參考溫度和相對濕度范圍，標(biāo)稱使用溫度和相對濕度范圍應(yīng)符合表1的規(guī)定。3 比較電橋在標(biāo)稱使用溫度和相對溫度

7、范圍內(nèi)，由參考條件到標(biāo)稱使用條件變動引起的允許變差不應(yīng)超過表1的規(guī)定。表1*允許變差以等級指數(shù)的百分?jǐn)?shù)表示。4 在500V±10%的試驗電壓下，從電橋線路任何一個易于觸及的端鈕和其他不與電橋線路連接的任何可觸及點之間測得的值，不應(yīng)低于5M。絕緣電阻的測量應(yīng)在施加測試電壓1min到2min之間進(jìn)行。任何一個端鈕和外殼或大地連接后所造成的變差，均不應(yīng)超過基本誤差允許極限的10%。進(jìn)行此項測試時，如果外殼是導(dǎo)電的，應(yīng)接地；如果外殼是絕緣材料制造的，應(yīng)將電橋放在導(dǎo)電的平板上，平板則應(yīng)接地。表25 比較電橋在標(biāo)稱使用條件下，線路與外殼或與線路無電氣連接的任意導(dǎo)電部件之間的絕緣強(qiáng)度，應(yīng)能承受頻率

8、為4565Hz的實際正弦波交流電壓500V±10%，歷時1min的耐壓試驗，應(yīng)無擊穿或無飛弧現(xiàn)象。6 內(nèi)附參考電阻RN組成1、10、100、1000、10000和100000組成，應(yīng)符合直流標(biāo)準(zhǔn)電阻器檢定規(guī)程JJG 166-84中二等標(biāo)準(zhǔn)器的要求。XQJ7型比較電橋的內(nèi)附參考電阻是不可調(diào)的固定電阻，該電橋沒有外接標(biāo)準(zhǔn)電阻的端鈕；QJ48型比較電橋的內(nèi)附參考電阻是可微調(diào)的，調(diào)節(jié)范圍0.02%，調(diào)節(jié)細(xì)度0.0001%，該電橋設(shè)有外接標(biāo)準(zhǔn)電阻的端鈕。7 QJ48型比較電橋設(shè)有外接標(biāo)準(zhǔn)電阻端鈕，使用時應(yīng)使連接P4端鈕的接線電阻小于0.005。8 比較電橋比例臂R2(m2)由6個十進(jìn)盤10&#

9、215;(1000+100+10+1+0.1+0.01)組成，對M2的×1000盤10個電阻要求年變化一致，不一致性小于0.5×10-5，電阻溫度系數(shù)相互間差值小于5×10-6/，這10個電阻應(yīng)具有能按元件檢定的措施。XQJ型比較電橋比例臂電阻是固定電阻，不可調(diào)；而QJ48型比較電橋M2的×1000盤的10個電阻做成可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍0.02%，調(diào)節(jié)細(xì)度0.0001%。9 比較電橋比例臂電阻M2，M1和m1允許誤差應(yīng)不超過表3的規(guī)定。表310 比較電橋的內(nèi)部連接導(dǎo)線電阻r1，r2和開關(guān)K0的接觸電阻r1，r2都應(yīng)盡量小，要求r1+r1r2+r20.01和r1

10、+r1+(M2)0r2+r2+(M2)00.02。三 檢定條件11 檢定比較電橋的基本誤差時，應(yīng)在表2所規(guī)定的參考溫度和相對濕度下進(jìn)行。12 比較電橋絕緣電阻的測量和耐壓的試驗，應(yīng)在下面現(xiàn)場條件中進(jìn)行。環(huán)境溫度為1535；相對濕度為(4575)%范圍內(nèi)；無露水、霜凍、滲水、雨水、陽光輻照等情況。13 檢定比較電橋基本誤差時的總不確定度不應(yīng)超過被檢電橋等級指數(shù)的1/3。13.1 比較電橋內(nèi)附參考電阻的檢定及調(diào)整的不確定度，應(yīng)滿足直流標(biāo)準(zhǔn)電阻器檢定規(guī)程關(guān)于二等標(biāo)準(zhǔn)器的要求。13.2 檢定及調(diào)整比較電橋比例臂比值kn/10的不確定度，不應(yīng)超過被檢電橋等級指數(shù)的1/10。對1000同標(biāo)稱值電阻比較的裝

11、置，其比較不確定度不應(yīng)超過被檢電橋等級指數(shù)的1/20。14 檢定比較電橋的基本誤差時，參照直流電橋檢定規(guī)程的要求施加電壓。15 比較電橋的比例臂電阻M1，m1和M2可按0.05級電橋的平滑調(diào)節(jié)臂要求檢定各十進(jìn)盤電阻的不確定度和允許誤差如表4所示。表416 測量絕緣電阻的儀器，測量電壓為500V±10%測量不確定度應(yīng)小于±20%。17 電壓試驗所用的高壓試驗臺應(yīng)有足夠的輸出容量(大于0.25kVA)連續(xù)可調(diào)電壓。四 檢定項目18 比較電橋的檢定項目，應(yīng)按表5的規(guī)定進(jìn)行。五 檢定方法19 外觀檢查用目測檢查比較電橋銘牌或外殼上的標(biāo)志，應(yīng)符合技術(shù)要求。表5對新生產(chǎn)的比較電橋，要求

12、完好無損。對使用中和維修后的比較電橋，如發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重影響電橋的計量性能的缺陷時，應(yīng)在修復(fù)后再檢定。20 線路檢查用萬用表的歐姆檔檢查比較電橋的線路，如發(fā)現(xiàn)有不正常時，應(yīng)查明原因，修復(fù)后再檢定。21 絕緣電阻的測量用高阻計或絕緣電阻測量儀進(jìn)行測量和用試驗的方法觀察絕緣的情況，如發(fā)現(xiàn)絕緣電阻不能滿足要求時，應(yīng)查明原因，修復(fù)后再測量。22 耐壓的試驗在高電壓試驗臺上試驗，試驗電壓以100V/s的速率平穩(wěn)地上升至所規(guī)定的試驗電壓，歷時min的耐壓試驗、無擊穿或無飛弧現(xiàn)象為合格，否則為不合格。然后將電壓平穩(wěn)地降到零。23 內(nèi)附參考電阻的檢定及調(diào)整QJ48內(nèi)附參考電阻的檢定在調(diào)整前后進(jìn)行，調(diào)整前的檢定值作為

13、觀察年變化用，調(diào)整后的檢定值作為此次檢定結(jié)果。調(diào)整后的檢定必須待電阻穩(wěn)定后進(jìn)行。XQJ7型比較電橋，只進(jìn)行一次檢定。從比較電橋中取出內(nèi)附參考電阻RN，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電阻器檢定規(guī)程JJG166-84二等標(biāo)準(zhǔn)器規(guī)定的方法進(jìn)行檢定。對QJ48型比較電橋內(nèi)附參考電阻的調(diào)整：用專用套筒扳手?jǐn)Q松六角螺帽，用螺絲刀旋動電位器軸，直至所需要的位置，最后再用套筒扳手?jǐn)Q緊六角螺帽。24 比例臂M2，M1和m1的檢定24.1 十進(jìn)盤替代法24.1.1 十進(jìn)替代法原理用后一盤的10個步進(jìn)值電阻同前一盤的每一個步進(jìn)值電阻在被檢比較電橋比例臂R2上作替代比較，后一盤的10個步進(jìn)值電阻由二等標(biāo)準(zhǔn)電阻器來標(biāo)定，通過計算求出前一盤每

14、一個步進(jìn)值電阻的實際值，最后一個十進(jìn)盤的每一個步進(jìn)值電阻由檢流計的偏格來確定。24.1.2 檢定線路a.檢定比例盤M2的原理線路如圖2所示，K0開關(guān)置位置1。b.檢定讀數(shù)盤M1和等值平衡盤m1的原理線路如圖2所示，K0開關(guān)置位置2。24.1.3 比例盤M2的檢定過程24.1.3.1 M2的×1000盤檢定過程(1)電橋參數(shù)選擇比較臂RN：選擇104內(nèi)附參考電阻；測量臂Rx：選0.01級或0.02級電阻箱的×1000盤；比例臂R1：選M1示值置104(999)，m1的×1盤示值置5，其余盤置零；開關(guān)Kr、K0均置1；在比較電橋比例臂R2的P1端接進(jìn)103二等標(biāo)準(zhǔn)電阻

15、Rs。(2)檢定步驟a.將M2所有十進(jìn)盤示值置零，Rx×1000盤示值置1，其余盤示值置零，開關(guān)Ks置1，接通電源E，調(diào)節(jié)M1十進(jìn)盤使電橋平衡*，記錄M1的示盤為as。b.開關(guān)Ks置2，置M2×1000盤示值為10，調(diào)節(jié)M1使電橋平衡，記錄M1的示值為bI1。圖2 比較電橋比例臂檢定原理線路圖*電橋平衡每日指電源正反向時，檢流計指示在同一點上的電橋示值。上述步驟a和b，進(jìn)行了M2×100盤的十個步進(jìn)電阻值與標(biāo)準(zhǔn)電阻Rs的比較，其差值0為：c.將M2×100盤示值由10退回到零，M2×1000盤示值由零進(jìn)1，調(diào)節(jié)M1答龜橋平衡，記錄M1的示值為a

16、T1。步驟b和c，進(jìn)行了M2×1000盤第1個電阻元件值RI1與M2×100盤10個步進(jìn)電阻值的比較，其差值I1為：d.將Rx×1000盤示值由1進(jìn)到2，M2×100盤示值由零進(jìn)到10，M2×1000盤示值仍為1，調(diào)節(jié)M1使電橋平衡，記錄M1的平衡示值為bI2。e.將M2×100盤示值由10退到零，M2×1000盤示值由1進(jìn)到2，調(diào)節(jié)M1使電橋平衡，記錄M1的平衡示值aT2。步驟d和e，進(jìn)行了M2×1000盤第2個電阻元件值RT2與M2×100盤十個步進(jìn)電阻值的比較，其差值T2為：類同ae,可得:累積可得

17、:其中24.1.3.2 M2后幾盤的檢定(1)電橋橋臂參數(shù)選擇：參照表6。表6(2)對于M2的第二、第三、第四、第五盤的檢定，類同第一盤。例如：表7中列入了檢定第二盤的數(shù)據(jù)， 接入或被P1替代的順序，以及被測電阻值的計算公式。由表7可見，第二盤電阻實際值公式為：其中：以此類推，第三盤電阻實際值計算公式為：其中:第四盤電阻實際值計算公式為:其中：第五盤電阻實際值計算公式為:其中：表7(3)M2的最后一盤步進(jìn)電阻值可采用檢流計偏格法進(jìn)行檢定，即變化M2最后一盤的十個示值，使其檢流計偏轉(zhuǎn)100格，記錄每變化一個步進(jìn)電阻時檢流計的偏轉(zhuǎn)格數(shù)ai，末盤阻值的更正值計算公式：24.1.4 M1(m1)的檢定

18、過程a.將換臂開關(guān)K0置2位置，在M2上讀數(shù)，其檢定方法與M2的檢定完全相同。b.m1盤的檢定可以用M1×1盤及以下各盤相同的方法進(jìn)行。25 比較電橋內(nèi)部連接導(dǎo)線電阻、開關(guān)接觸電阻和各盤零示值的檢定25.1 測量r1+r1+(M2)0電阻25.1.1 線路及參數(shù)檢定r1+r1+(M2)0電阻的原理線路如圖3所示。用被檢比較電橋線路，內(nèi)附參考電阻臂RN接1，被濁臂Rx接0.02級104電阻，M1作為讀數(shù)盤，M2盤所有示值置零，Kr置1，K0置2。25.1.2 測量過程接通電源和檢流計，調(diào)節(jié)M1盤使電橋平衡，記錄M1盤的平衡示值為M，則r1+r1+(M2)0的電阻值為r1+r1+(M2)

19、0=M×10-4() (14)25.2 測量r2+r2+(M2)0電阻25.2.1 線路及參數(shù)檢定r2+r2+(M2)0電阻的原理線路如圖4所示。圖3 測量r1+r1+(M2)0電阻原理線路圖圖4 測量r2+r2+(M2)0電阻的原理線路圖用被檢比較電橋線路，內(nèi)附參考電阻臂RN接104，被測臂Rx接0.01級1電阻，M1為讀數(shù)盤，M2盤所有示值置零，Kr置2，K0置1。25.2.2 測量過程接通電源和檢流計，調(diào)節(jié)M1盤使電橋平衡，記錄M1盤的平衡示值為M，則r2+r2+(M2)0的電阻值為：26 比值 的檢定及調(diào)整(1)QJ48型比較電橋M2的×1000盤電阻的檢定，應(yīng)在調(diào)

20、整前后進(jìn)行進(jìn)行。調(diào)整前的檢定結(jié)果值只是作為觀察年變化用，調(diào)整后的檢定值作為此次檢定的結(jié)果。調(diào)整后的檢定必須是待電阻穩(wěn)定后進(jìn)行。調(diào)整的方法同內(nèi)附參考電阻RN。(2)XQJ7型比較電橋，M2的×1000盤只進(jìn)行一次檢定。26.1 元件測量法用單電橋替代法檢定M2的×1000盤每個電阻元件的電阻值(可用制造廠配套的專用插頭)，測量過程中應(yīng)保持單電橋比較臂讀數(shù)盤的前三位示值不變(應(yīng)效“999”)，測得的值分別為RI1，RI2，RI3，RI10，則此值Kn/10為：式中，(M2)0+r1+r1的檢定為比例臂M2零電阻的測量方法，見本規(guī)程25.1款。26.2 十進(jìn)替代法原理和檢定方法已

21、在24.1款中敘述。將由式(6)中得到的Ti值代入下式中，可計算出比值：27 在滿足檢定總不確定度要求的條件下，允許采用本規(guī)程以外的其他方法進(jìn)行檢定，如出現(xiàn)爭議時，應(yīng)以本規(guī)程方法為準(zhǔn)。六 檢定結(jié)果的處理和檢定周期28 比較電橋的檢定結(jié)果應(yīng)該以內(nèi)附參考電阻RN的誤差和比例臂比值Kn/10的誤差的代數(shù)和為電橋的綜合誤差，求最大綜合誤差，按照直流電橋檢定規(guī)程中規(guī)定的方法進(jìn)行。29 對內(nèi)附參考電阻與比例臂比值的檢定數(shù)據(jù)應(yīng)化整到1×10-6，對比例臂各盤M1、M2，m1的檢定數(shù)據(jù)應(yīng)按表4進(jìn)行化整。數(shù)據(jù)化整時應(yīng)采用四舍五入及偶數(shù)法則。30 內(nèi)附參考電阻RN及比值K n/10的年變化：對QJ48型

22、比較電橋應(yīng)以本次調(diào)整前的檢定數(shù)據(jù)和上一年的檢定結(jié)果相比較來判斷比較電橋是否合格。凡是滿足基本誤差要求的為合格。對XQJ7型比較電橋應(yīng)以本次檢定數(shù)據(jù)和上一年檢定結(jié)果相比較來判斷比較電橋是否合格。31 內(nèi)附參考電阻中105的年變化小于2×10-5，檢定周期不得超過半年。32 合格的比較電橋發(fā)給檢定證書，不合格的發(fā)給檢定結(jié)果通知書，同時應(yīng)該注明不合格的原因。33 內(nèi)附參考電阻RN及比值K n/10穩(wěn)定性不合格的電阻允許更換，更換電阻的比較電橋作為初次送檢，不予定級，并注明穩(wěn)定性未經(jīng)考查，暫不定級。34 初次送檢的比較電橋，經(jīng)調(diào)整檢定合格者發(fā)給檢定證書，但不予定級，在證書上應(yīng)注明年穩(wěn)定性未經(jīng)

23、考查，暫不定級。35 比較電橋的檢定周期不得超過一年。附錄附錄1 比較電橋原理公式推導(dǎo)用比較電橋檢定被測某一盤的操作步驟為例，其原理線路如圖1所示。第一步等值平衡橋臂選擇：Rx置104，RN置104，M1置9999。00(=104),M2置10×103，即R1=(M1)10+m1+(M1)0+(m1)0+r1+r1 R2=(M2)10+(M2)0+r2+r2。調(diào)m1直至開關(guān)K0換向時，使得檢流計指針指在同一位置上，由等值平衡得：又因為:則 R1=R2故將式,改寫成:其中： (M1)10-M1置“999”(指104)；(M2)n-M2的×1000盤置n(指n×1000)；RTi=(M2)n;m1-電阻箱m1的示值；