電工儀表與電氣測量 第五章 電阻的測量

電阻的測量在電工測量中占有十分重要的地位，如判斷電路的通斷、精確測量被測電阻的大小、測量絕緣電阻的數(shù)值是否滿足要求，測量接地電阻的阻值等。工程中測量的電阻值一般在1×10－6Ω）～1×1012Ω的范圍內(nèi)。為了選用合適的測量電阻的方法，以達(dá)到減小測量誤差的目的，通常將電阻按阻值的大小分為三類：１Ω以下為小電阻１Ω～100kΩ為中電阻100kΩ以上為大電阻?！?-1常用電阻測量方法§5-2兆歐表§5-3接地電阻表§5-4直流單臂電橋§5-5直流雙臂電橋§5-6萬用電橋返回目錄§5-1常用電阻測量方法1．熟悉常用的電阻測量方法。2．了解伏安法測量電阻的方法和適用范圍。1.直接法采用直讀式儀表測量電阻的方法稱為直接法。例如，用電流表測量電流等。優(yōu)點(diǎn)：方便快捷。缺點(diǎn)：準(zhǔn)確度較低。按獲取測量結(jié)果的方式分為直接法、比較法和間接法三種。一、按獲取測量結(jié)果的方式分類

2.比較法采用比較儀表測量電阻的方法稱為比較法。

例如，用直流電橋測量電阻。優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高缺點(diǎn)：操作麻煩。先測量與電阻有關(guān)的量，然后通過有關(guān)的公式計(jì)算出被測電阻的方法稱為間接法。

例如，伏安法測量電阻。優(yōu)點(diǎn)：在一些特殊的場合使用很方便缺點(diǎn)：測量準(zhǔn)確度和其他方法相比較低。3.間接法

二、按所使用的儀表分類

按所使用的儀表分類，可分為：萬用表法、伏安法、兆歐表法、單臂電橋法、雙臂電橋法、接地電阻表法等。萬用表法適用測量中電阻，直接讀數(shù)，使用方便，測量誤差較大。伏安法適用測量中電阻，能測量工作狀態(tài)下元器件的電阻值，尤其適用于對(duì)非線性元件（如二極管）電阻的測量。測量誤差較大，測量結(jié)果需計(jì)算。兆歐表法適用測量大電阻，直接讀數(shù)，使用方便，測量誤差較大。單臂電橋法適用測量中電阻，準(zhǔn)確度高，操作麻煩。雙臂電橋法適用測量小電阻，準(zhǔn)確度高，操作麻煩。接地?fù)u表法適用測量接地電阻，準(zhǔn)確度較高，操作麻煩。

把被測電阻接上直流電源，然后用電壓表和電流表分別測得電阻兩端的電壓UX和通過電阻的電流IX，再根據(jù)歐姆定律計(jì)算出被測電阻的方法，稱為伏安法。伏安法測量電阻a)電壓表前接電路

1.電壓表前接電路適用于被測電阻很大（遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻）的情況。電壓表前接電路

2.電壓表后接電路適用于被測電阻很?。ㄟh(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻）的情況。電壓表后接電路

用伏安法測量晶體二極管的正反向電阻時(shí)，什么情況下應(yīng)用電壓表前接方式？什么情況下應(yīng)用電壓表后接方式？本節(jié)小結(jié)1．為了選用合適的測量電阻的方法，以達(dá)到減小測量誤差的目的，通常將電阻按阻值的大小分為三類：１Ω以下為小電阻，１Ω～100kΩ為中電阻，100kΩ以上為大電阻。2．用伏安法測量電阻時(shí)，電壓表前接電路適用于被測電阻很大的情況。電壓表后接電路適用于被測電阻很小的情況。返回目錄§5-2兆歐表1．掌握兆歐表的結(jié)構(gòu)及原理。2．掌握兆歐表的選擇和使用方法。

絕緣電阻是指用絕緣材料隔開的兩部分導(dǎo)體之間的電阻。為了保證人身安全和電氣設(shè)備運(yùn)行的安全，對(duì)不同相導(dǎo)電體之間或?qū)щ婓w與設(shè)備外殼之間的絕緣電阻都有一個(gè)最低的要求。

電氣設(shè)備的絕緣性能通常是通過測量其絕緣電阻的大小來判斷。室內(nèi)低壓電氣線路中對(duì)絕緣電阻的要求是：相線對(duì)大地或?qū)χ行跃€之間不應(yīng)小于0.22MΩ，相線與相線之間不應(yīng)小于0.38MΩ。對(duì)家用電器則規(guī)定：基本絕緣電阻為2MΩ，加強(qiáng)絕緣電阻為7MΩ。對(duì)低壓電機(jī)規(guī)定應(yīng)不低于0.5MΩ，對(duì)高壓電機(jī)規(guī)定每千伏工作電壓不低于1MΩ。一、兆歐表的構(gòu)造及工作原理

兆歐表是一種專門用來測量電氣設(shè)備絕緣電阻的便攜式儀表。一般的兆歐表主要由手搖直流發(fā)電機(jī)、磁電系比率表以及測量線路組成。手搖直流發(fā)電機(jī)的額定電壓主要有500V、1000V、2500V等幾種。1．兆歐表結(jié)構(gòu)兆歐表的測量機(jī)構(gòu)通常采用磁電系比率表。結(jié)構(gòu)：包括一個(gè)永久磁鐵和兩個(gè)固定在同一轉(zhuǎn)軸上且彼此相差一定角度的線圈。原理：電路中的電流通過無力矩的游絲分別引入兩個(gè)線圈，使其中一個(gè)線圈產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，另一個(gè)線圈產(chǎn)生反作用力矩。儀表氣隙內(nèi)的磁場是不均勻的，這樣的結(jié)構(gòu)可以使儀表可動(dòng)部分的偏轉(zhuǎn)角α與兩個(gè)線圈中電流的比率有關(guān)，故稱為磁電系比率表。

兆歐表內(nèi)部構(gòu)造示意圖

2.兆歐表的工作原理將被測電阻RX接入端鈕“線路L”和“接地E”之間，這時(shí)手搖直流發(fā)電機(jī)手柄，電流將分為兩個(gè)回路流動(dòng)：其中的電流I1從發(fā)電機(jī)正極→RX→R1→線圈1→發(fā)電機(jī)負(fù)極；電流I2從發(fā)電機(jī)正極→R2→線圈2→發(fā)電機(jī)負(fù)極。兆歐表的工作原理在發(fā)電機(jī)電壓U不變的情況下，流經(jīng)線圈1的電流I1隨著被測電阻RX的增大而減小，而線圈1在磁場中受到的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M1的大小與通過線圈1的電流I1大小以及線圈1所處的位置有關(guān)，即M1＝I1f1（α）式中f1（α）取決于線圈1所在位置磁場分布的情況。

同樣道理，線圈2中也有電流I2通過，它在氣隙磁場中受電磁力產(chǎn)生反作用力矩M2，M2的大小與通過線圈2的電流I2的大小以及線圈2所處的位置有關(guān)，即M2＝I2f2（α）

式中，f2（α）取決于線圈2所在位置磁場分布的情況。

由于線圈1和線圈2的繞向相反，故轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M1和反作用力矩M2的方向相反。當(dāng)M1＝M2時(shí)，則I1f1（α）＝I2f2（α

）整理成

即

上式說明，儀表可動(dòng)部分的偏轉(zhuǎn)角α與兩個(gè)線圈內(nèi)所通入電流的比值有關(guān)，而與測量電路中的電源電壓無關(guān)。因此，兆歐表的核心又稱為“磁電系流比表”。

當(dāng)電源電壓發(fā)生變化時(shí)，兩個(gè)電流I1

和I2將同時(shí)變化，兩電流的比值并不會(huì)變化。但是，實(shí)際中如果電源電壓太低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于被測設(shè)備的耐壓值，測量的結(jié)果將會(huì)有很大的誤差。因此，測量時(shí)手搖發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)盡量保持在額定轉(zhuǎn)速，以保證有足夠的測量電壓。

當(dāng)電源電壓U為一定值時(shí)，忽略兩線圈的電阻，則代入偏轉(zhuǎn)角公式，可得

上式說明，一旦儀表的結(jié)構(gòu)確定時(shí)，則R1、R2均為定值，此時(shí)，儀表可動(dòng)部分的偏轉(zhuǎn)角α只與被測電阻RX的大小有關(guān)。

兆歐表指針的偏轉(zhuǎn)角α只取決于兩個(gè)線圈電流的比值，而與其他因素?zé)o關(guān)。所以兆歐表能夠克服手搖發(fā)電機(jī)電壓不太穩(wěn)定而對(duì)儀表指針偏轉(zhuǎn)角產(chǎn)生影響的缺點(diǎn)。由于I2的大小一般不變，而隨被測絕緣電阻Rx的改變而變化，所以可動(dòng)部分的偏轉(zhuǎn)角α能直接反映被測絕緣電阻的數(shù)值。注意：兆歐表的標(biāo)度尺為反向刻度

（1）為什么兆歐表內(nèi)部氣隙的磁場要做成不均勻的？如果做成均勻磁場會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？（2）一般的兆歐表測量后指針會(huì)自動(dòng)回到零位嗎？為什么？這樣做有什么好處？二、ZC25型兆歐表

ZC25型攜帶式兆歐表適用于測量各種電機(jī)、電纜、變壓器、電信元器件、家用電器和其他電器設(shè)備的絕緣電阻。結(jié)構(gòu)：該表內(nèi)部采用手搖交流發(fā)電機(jī)，然后通過整流濾波電路將交流電轉(zhuǎn)換成儀表所需要的直流電壓。優(yōu)點(diǎn)：使用簡單，攜帶方便，測量時(shí)不要其他設(shè)備，不用外接電源，并可以直接讀出測量結(jié)果等。

ZC25型兆歐表測量范圍及額定輸出電壓

型號(hào)額定電壓／V誤差測量范圍／MΩZC25－1100±10％0～100ZC25－22500～250ZC25－35000～500ZC25－410000～10001

1．ZC25型兆歐表的外形線路端鈕L屏蔽端鈕G接地端鈕E

2.ZC25型兆歐表內(nèi)部電路

目前生產(chǎn)的兆歐表許多也采用手搖交流發(fā)電機(jī)，輸出的交流電壓經(jīng)過倍壓整流后供給測量線路使用。倍壓整流電路由V1、V2和C1、C2組成。由于采用倍壓整流，所需的交流電壓只是直流發(fā)電機(jī)電壓的一半，因此被廣泛使用。另外，還有用220V交流電壓作電源或用電池作電源的兆歐表。但是不論采用何種電源，最終都要轉(zhuǎn)換成直流電壓。三、兆歐表的選擇、使用與維護(hù)選擇兆歐表

兆歐表的接線

檢查兆歐表

1.選擇兆歐表選擇兆歐表的原則：一是其額定電壓一定要與被測電氣設(shè)備或線路的工作電壓相適應(yīng)。二是兆歐表的測量范圍要與被測絕緣電阻的范圍相符合，以免引起大的讀數(shù)誤差。不同額定電壓兆歐表的使用范圍測量對(duì)象被測設(shè)備的額定電壓／V兆歐表的額定電壓／V線圈絕緣電阻＜500500≥5001000電力變壓器、電機(jī)線圈絕緣電阻≥5001000～2500發(fā)電機(jī)線圈絕緣電阻≤3801000電氣設(shè)備絕緣電阻＜500500～1000≥5002500絕緣子—2500～50002.兆歐表的檢查使用兆歐表時(shí)應(yīng)放在平穩(wěn)、牢固，且遠(yuǎn)離帶大電流的導(dǎo)體和外磁場強(qiáng)的地方。使用兆歐表之前，要先通過開路試驗(yàn)和短路試驗(yàn)來檢查兆歐表的好壞。兆歐表的開路試驗(yàn)

兆歐表的短路試驗(yàn)表筆分開表筆短接

3.

切斷電源，并進(jìn)行放電，進(jìn)行表面處理為保證人身和設(shè)備的安全，測量前必須將被測設(shè)備電源切斷，并對(duì)地短路放電，絕不允許設(shè)備帶電進(jìn)行測量。對(duì)含有大電容的設(shè)備，測量前應(yīng)先進(jìn)行放電，測量后也應(yīng)及時(shí)放電，放電時(shí)間不得小于2min，以保證將電放完。測量前，應(yīng)將被測電氣設(shè)備和兆歐表的測量處擦拭干凈，并保持被測物表面的清潔，盡量減少接觸電阻，確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。4.兆歐表的接線兆歐表有三個(gè)接線端鈕，分別標(biāo)有L（線路）、E（接地）和G（屏蔽），使用時(shí)應(yīng)按測量對(duì)象的不同來選用。當(dāng)測量電氣設(shè)備對(duì)地的絕緣電阻時(shí)，應(yīng)將L接到被測設(shè)備上，E可靠接地即可。兆歐表屏蔽端鈕的作用

屏蔽端鈕G的作用：屏蔽絕緣體表面的漏電電流。由于加接屏蔽G后的測量結(jié)果只反映絕緣電阻的大小，因而大大提高了測量的準(zhǔn)確度。5．正確測量讀數(shù)操作者一手固定兆歐表，一手搖動(dòng)兆歐表手柄。搖動(dòng)兆歐表手柄時(shí)應(yīng)由慢漸快至額定轉(zhuǎn)速120r/min。

測量時(shí)，絕緣電阻值隨著測量時(shí)間的長短而不同，一般采用1min以后的讀數(shù)為準(zhǔn)。

測量時(shí)兆歐表的操作方法測量電氣設(shè)備的絕緣電阻時(shí)，應(yīng)記下測量時(shí)的溫度、濕度、被測設(shè)備的狀況等，以便于分析測量結(jié)果。6．正確拆線

在兆歐表未停止轉(zhuǎn)動(dòng)和被測設(shè)備未放電之前，不得用手觸及被測設(shè)備的測量部分，也不得進(jìn)行拆除導(dǎo)線的工作，以免發(fā)生觸電事故。測量具有大電容設(shè)備的絕緣電阻，測量后不能立即停止搖動(dòng)兆歐表，以防已充電的設(shè)備放電而損壞兆歐表。應(yīng)在讀數(shù)后一邊降低手柄轉(zhuǎn)速，一邊拆去接地線，最后再停止轉(zhuǎn)動(dòng)兆歐表手柄。

為什么兆歐表的接線必須采用絕緣良好的單根多股線，不得采用雙股絕緣線，且兩根接線不得纏繞在一起使用？本節(jié)小結(jié)1．通過測量電氣設(shè)備的絕緣電阻，可以達(dá)到以下目的：（1）了解電氣設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)的絕緣性能，判斷是否存在局部絕緣介質(zhì)開裂或損壞的情況；（2）了解絕緣體有無受潮及受污染情況；（3）檢驗(yàn)絕緣是否能承受耐壓試驗(yàn)。2．一般的兆歐表主要由手搖直流發(fā)電機(jī)、磁電系比率表以及測量線路組成。3．選擇兆歐表的原則是：（1）兆歐表的額定電壓一定要與被測電氣設(shè)備或線路的工作電壓相適應(yīng)。（2）兆歐表的測量范圍要與被測絕緣電阻的范圍相符合，以免引起大的讀數(shù)誤差。返回目錄§5-3接地電阻表1．了解接地電阻表的結(jié)構(gòu)及原理。2．熟悉接地電阻表的使用方法。

接地電阻表又稱為接地電阻測試儀，主要用于測量電氣設(shè)備接地裝置以及避雷裝置的接地電阻。由于其外形與搖表（兆歐表）相似，故俗稱接地?fù)u表。接地裝置必須進(jìn)行定期檢查和維修，以確保它的安全可靠性。生產(chǎn)實(shí)際中要求接地裝置的接地電阻值必須定期復(fù)測。常用接地電阻的最低合格值：電力系統(tǒng)中工作接地不得大于4Ω；保護(hù)接地不得大于4Ω；重復(fù)接地不得大于10Ω；防雷保護(hù)時(shí)，獨(dú)立避雷針不得大于10Ω；變配電所閥型避雷器不得大于5Ω。接地的目的：為了保證人身和電氣設(shè)備的安全以及設(shè)備的正常工作。如果接地電阻不符合要求，不但安全得不到保證，而且會(huì)造成嚴(yán)重的事故。因此，定期測量接地裝置的接地電阻是安全用電的保障。一、接地電阻表的結(jié)構(gòu)及工作原理ZC－8型接地電阻表是一種專門用于測量接地電阻的便攜式儀表，它也可以用來測量小電阻及土壤電阻率。接地電阻表主要由手搖交流發(fā)電機(jī)、電流互感器、電位器以及檢流計(jì)組成。1．接地電阻表的結(jié)構(gòu)ZC－8型接地電阻表原理示意圖

2．接地電阻表的工作原理手搖交流發(fā)電機(jī)手柄，發(fā)電機(jī)輸出電流I經(jīng)電流互感器TA的一次側(cè)→接地體E，→大地→電流探針C’→發(fā)電機(jī)，構(gòu)成閉合回路。當(dāng)電流I流入大地后，經(jīng)接地體E’向四周散開。離接地體越遠(yuǎn)，電流通過的截面越大，電流密度越小。

一般認(rèn)為，到20m處時(shí)，電流密度為零，電位也等于零，這里就是電工技術(shù)中所指的零電位。電流I在流過接地電阻Rx時(shí)產(chǎn)生的壓降IRx，在流經(jīng)Rc時(shí)同樣產(chǎn)生壓降IRc。

被測接地電阻RX的值，可由電流互感器的變流比K以及電位器的電阻RS來確定，而與RC無關(guān)。3．ZC－8型接地電阻表電路分析為減小測量誤差，儀表設(shè)有0～1Ω、0～10Ω和0～100Ω三個(gè)量程，用聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)S同時(shí)改變電流互感器二次側(cè)的并聯(lián)電阻R1～R3，以及與檢流計(jì)并聯(lián)的電阻R5～R8，即可改變量程。ZC-8型接地電阻表內(nèi)部電路注意：接地電阻表必須使用交流電源。1．ZC－8型接地電阻表外形三根連接線電流和電位探針二、接地電阻表的使用2．接地電阻表的使用與維護(hù)（1）用接地電阻表測量接地電阻的步驟1）拆開接地干線與接地體的連接點(diǎn)。2）接地電阻表接線。3）將儀表放平，檢查檢流計(jì)指針是否指在中心線上。4）正確接線。

測量變壓器接地裝置的接地電阻

接地電阻測量儀的接線

三端鈕測量儀的接線

測量小電阻的接線

四端鈕測量儀的接線5）將倍率開關(guān)置于最大倍數(shù)上，緩慢搖動(dòng)發(fā)電機(jī)手柄，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)“測量標(biāo)度盤”，使檢流計(jì)指針處于中心線位置上。當(dāng)檢流計(jì)接近平衡時(shí)，要加快搖動(dòng)手柄，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升至額定轉(zhuǎn)速120r／min，同時(shí)調(diào)節(jié)“測量標(biāo)度盤”，使檢流計(jì)指針穩(wěn)定指在中心線位置。此時(shí)即可讀取RS的數(shù)值。

接地電阻＝倍率×測量標(biāo)度盤讀數(shù)（RS）如“測量標(biāo)度盤”的讀數(shù)小于1時(shí)，應(yīng)將“倍率標(biāo)度”置于較小倍數(shù)，再重新調(diào)整“測量標(biāo)度盤”以得到正確讀數(shù)。

6）每次測量完畢后，將探針拔出后擦干凈，導(dǎo)線整理好以便下次使用。將儀表存放于干燥、避光、無震動(dòng)的場合。儀表運(yùn)輸及使用時(shí)應(yīng)小心輕放，避免振動(dòng)，以防軸尖寶石軸承受損而影響指示。（2）使用接地電阻表的注意事項(xiàng)1）當(dāng)接地極E’和電流探針C′之間距離大于40m時(shí)，電位探針P’的位置可插在E′

、C′中間直線幾米以外，其測量誤差可忽略不計(jì)。2）為了保證所測電阻值的可靠性，應(yīng)在測量一次結(jié)束后，移動(dòng)兩根探針位置，換一個(gè)方向進(jìn)行復(fù)測。一般每次所測的電阻值不會(huì)完全一致，可取幾個(gè)測量值的平均值作為最終確定的數(shù)值。

3）當(dāng)檢流計(jì)的靈敏度過高時(shí)，可將電位探針插入土壤中淺一些。當(dāng)檢流計(jì)的靈敏度不夠時(shí)，可沿電位探針和電流探針注水濕潤。4）使用接地電阻表時(shí)應(yīng)小心輕放，避免振動(dòng)，以防軸尖寶石軸承受損而影響指示。（1）你知道避雷裝置的接地電阻要求是多少嗎？電氣設(shè)備的接地電阻要求是多少嗎？如果接地電阻達(dá)不到要求的數(shù)值，會(huì)出現(xiàn)什么隱患嗎？這時(shí)你應(yīng)該怎樣做？（2）電工技術(shù)中所指的零電位指的是什么？本節(jié)小結(jié)

1.接地電阻表采用了補(bǔ)償法測量接地電阻的原理。

2.接地電阻表主要由手搖交流發(fā)電機(jī)、電流互感器、電位器以及檢流計(jì)組成。返回目錄§5-4直流單臂電橋1．掌握直流單臂電橋的結(jié)構(gòu)及原理。2．掌握電橋平衡的條件和特點(diǎn)。3．初步掌握用直流單臂電橋測量電阻的步驟。直流單臂電橋是一種常用的比較式電工儀表。直流單臂電橋的內(nèi)部是采用準(zhǔn)確度很高的標(biāo)準(zhǔn)電阻器作為標(biāo)準(zhǔn)量，然后用比較的方法去測量電阻的，因此，直流單臂電橋的準(zhǔn)確度很高。一、直流單臂電橋的結(jié)構(gòu)及工作原理

直流單臂電橋又稱惠斯登電橋，是一種專門用來測量中電阻的精密測量儀器。構(gòu)造：RX、R2、R3、R4組成電橋的四個(gè)臂，其中RX叫作被測臂，R2、R3合在一起叫比例臂，R4叫比較臂。實(shí)際中，電阻R2、R3、R4都做成可調(diào)的，便于測量時(shí)調(diào)整和讀數(shù)。直流單臂電橋原理圖

當(dāng)接通開關(guān)SB后，調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電阻R2、R3、R4，使c點(diǎn)電位等于d點(diǎn)電位時(shí)，檢流計(jì)指針指零。此時(shí)，橋上電流等于零，可視為開路，這種狀態(tài)叫作電橋的平衡。此時(shí)有：I1RX＝I4R4I2R2＝I3R3由于電橋平衡時(shí)，橋上電流為零，故有I1＝I2，I3＝I4，代入上式，并將兩式相除，可得

上式說明，電橋平衡時(shí)，被測電阻RX等于比較臂電阻R4和比例臂電阻的乘積。只有當(dāng)電橋處于平衡狀態(tài)時(shí)，即橋上電流為零時(shí)，被測電阻才等于比例臂電阻乘以比較臂電阻的值。提高電橋準(zhǔn)確度的條件標(biāo)準(zhǔn)電阻R2、R3、R4的準(zhǔn)確度要高。檢流計(jì)的靈敏度也要高，以確保電橋真正處于平衡狀態(tài)。二、QJ23型直流單臂電橋簡介QJ23型直流單臂電橋是一種電工常用的比較式儀表。它的比例臂R2／R3由八個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻組成，共分為七擋，由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA換接。比例臂的讀數(shù)盤設(shè)在面板左上方。比較臂R4由四個(gè)可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)電阻組成，它們分別由面板上的四個(gè)讀數(shù)盤控制，可得到從0～9999Ω范圍內(nèi)的任意電阻值，最小步進(jìn)值為1Ω。

QJ23型直流單臂電橋

若使用外接電源，應(yīng)注意電池電壓應(yīng)按照規(guī)定選擇使用。QJ23型直流單臂電橋使用的電池電壓為4.5V。如所用電壓太高，可能造成電橋的橋臂電阻被燒壞，太低時(shí)電橋靈敏度將降低。1.使用前先將檢流計(jì)的鎖扣打開，調(diào)節(jié)調(diào)零器使指針指在零位。三、直流單臂電橋的使用方法

2．用萬用表歐姆擋估計(jì)被測電阻的大致數(shù)值。

3．根據(jù)被測電阻估計(jì)值選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，使比較臂的四擋電阻都能被充分利用，從而提高測量準(zhǔn)確度。例如，用萬用表測量的被測電阻估計(jì)值約為幾Ω時(shí)，應(yīng)選用0.001的比例臂；被測電阻估計(jì)值為幾十歐姆時(shí)，應(yīng)選用0.01的比例臂；被測電阻為幾百歐姆，應(yīng)選用0.1的比例臂；被測電阻為幾千歐姆時(shí)，應(yīng)選用1的比例臂。4．測量中在接入被測電阻時(shí)，應(yīng)采用較粗較短的導(dǎo)線，并將接頭擰緊，以減小接線電阻和接觸電阻。5．當(dāng)測量電感線圈的直流電阻時(shí)，應(yīng)先按下電源按鈕，再按下檢流計(jì)按鈕；測量完畢，應(yīng)先松開檢流計(jì)按鈕，后松開電源按鈕。以免被測線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢損壞檢流計(jì)。6．調(diào)節(jié)比較臂電阻。電橋電路接通后，若檢流計(jì)指針向“＋”方向偏轉(zhuǎn)，應(yīng)增大比較臂電阻；反之，若檢流計(jì)指針向“－”方向偏轉(zhuǎn)，應(yīng)減小比較臂電阻。直至檢流計(jì)指針指零為止。此時(shí)，被測電阻＝比例臂讀數(shù)×比較臂電阻。7．電橋使用完畢，應(yīng)先切斷電源，然后拆除被測電阻，最后將檢流計(jì)鎖扣鎖上。用直流單臂電橋測電阻時(shí)，為什么要根據(jù)被測電阻的估測值來合理選擇比例臂？比例臂選擇不正確會(huì)帶來什么后果？本節(jié)小結(jié)直流單臂電橋又稱惠斯登電橋，是一種專門用來精確測量中電阻的電工測量儀器。返回目錄§5-5直流雙臂電橋1．熟悉直流雙臂電橋的結(jié)構(gòu)及原理。2．初步掌握用直流雙臂電橋測量小電阻的方法。

直流雙臂電橋又稱凱文電橋。和直流單臂電橋相比，它能夠消除接線電阻和接觸電阻對(duì)測量結(jié)果的影響，因此，直流雙臂電橋是專門用來精密測量1Ω以下小電阻的儀器。

一、直流雙臂電橋的構(gòu)造及工作原理直流雙臂電橋原理圖

使用時(shí)首先調(diào)節(jié)各橋臂電阻，使檢流計(jì)指零，即IP＝0，此時(shí)I1＝I2，I3＝I4。根據(jù)基爾霍夫第二定律可寫出三個(gè)回路電壓方程：對(duì)I回路

對(duì)Ⅱ回路

對(duì)Ⅲ回路

解方程組求得：

由上式看出，用雙臂電橋測量電阻時(shí)，RX由兩項(xiàng)決定。其中第一項(xiàng)與單臂電橋基本相同，第二項(xiàng)稱為“校正項(xiàng)”。為了使雙臂電橋平衡時(shí)，求解RX的公式與單臂電橋相同，即，就必須使校正項(xiàng)等于零。所以，要求R3／R1＝R4／R2，同時(shí)使r→0。此時(shí)，只要電橋平衡，被測電阻RX

＝比例臂倍率×比較臂讀數(shù)。

為滿足校正項(xiàng)等于零的條件，雙臂電橋在結(jié)構(gòu)上采取了以下措施：1．將R1與R3、R2與R4采用機(jī)械聯(lián)動(dòng)的調(diào)節(jié)裝置，使R3／R1的變化和R4／R2的變化保持同步，從而保證校正項(xiàng)等于零。2．連接Rn與Rx的導(dǎo)線，盡可能采用導(dǎo)電性良好的粗銅母線，使r→0。

直流雙臂電橋如何消除接觸電阻和接線電阻的影響?（動(dòng)畫）二、QJ44型直流雙臂電橋簡介QJ44型直流雙臂電橋的測量范圍是10μΩ～11Ω。為提高檢流計(jì)的靈敏度，該電橋采用內(nèi)附放大器的晶體管檢流計(jì)。晶體管檢流計(jì)包括一個(gè)調(diào)制型放大器、一個(gè)電氣調(diào)零電位器、一個(gè)調(diào)節(jié)靈敏度電位器以及一個(gè)中心零位的指示表頭。指示表頭上還備有機(jī)械調(diào)零裝置。QJ44型直流雙臂電橋內(nèi)部電路圖

QJ44型直流雙臂電橋

在測量前，應(yīng)先進(jìn)行機(jī)械調(diào)零，當(dāng)放大器接通電源后，若表針又不在中間零位，可用電氣調(diào)零電位器調(diào)整表針至中央零位。QJ44型雙臂電橋的比例臂由四個(gè)橋臂電阻做成固定倍率形式，通過機(jī)械聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的轉(zhuǎn)換，可得到×100、×10、×1、×0.1和×0.01共5個(gè)固定倍率。

標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn由步進(jìn)電阻和滑線電阻兩部分組成，用面板上的步進(jìn)讀數(shù)盤和滑線讀數(shù)盤調(diào)節(jié)，它們統(tǒng)稱讀數(shù)盤。測量時(shí)，調(diào)節(jié)倍率旋鈕和Rn的調(diào)節(jié)旋鈕使電橋平衡，檢流計(jì)指零。此時(shí)，被測電阻＝倍率數(shù)×讀數(shù)盤讀數(shù)。（1）在儀器外殼底部的電池盒內(nèi)，裝入1.5V一號(hào)電池4～6節(jié)并聯(lián)供電橋工作用，2節(jié)6F22型9V電池并聯(lián)供晶體管檢流計(jì)中的放大器用，所有并聯(lián)線在儀表內(nèi)部已經(jīng)連接好，此時(shí)電橋就能正常工作。如用外接直流電源1.5～2V時(shí)，電池盒內(nèi)的1.5V電池應(yīng)提前全部取出。三、直流雙臂電橋的使用方法（1）發(fā)現(xiàn)電橋電池電壓不足應(yīng)及時(shí)更換，否則將影響電橋的靈敏度。（2）當(dāng)采用外接電源時(shí)，必須注意電源的極性。將電源的正、負(fù)極分別接到“＋”“－”端鈕，且不要使外接電源電壓超過電橋說明書上的規(guī)定值。（2）將晶體管檢流計(jì)的電源開關(guān)“K1”撥到“通”的位置，預(yù)熱5min后，調(diào)節(jié)電氣調(diào)零旋鈕，使檢流計(jì)指針指零。同時(shí)將靈敏度旋鈕調(diào)在最低位置。（3）將被測電阻按四端鈕法接入電橋的C1、P1、P2、C2接線柱，同時(shí)要注意電位端鈕總是在電流端鈕的內(nèi)側(cè)，且兩電位端鈕之間的電阻就是被測電阻。如果被測電阻（如一根導(dǎo)體）沒有電流端鈕和電位端鈕，則可按圖所示自行引出電流端鈕和電位端鈕，然后與電橋上相應(yīng)的端鈕相連接。接入被測電阻時(shí)，應(yīng)采用較粗較短的導(dǎo)線連接。接線間不得絞合，并將接頭擰緊。（4）估計(jì)被測電阻值大小，選擇適當(dāng)比例臂。被測電阻估計(jì)值與比例臂的選擇參見下表。如估測電阻值為幾歐時(shí)，倍率選×100擋；估測電阻值為零點(diǎn)幾歐時(shí)，倍率選×10擋；估測電阻值為零點(diǎn)零幾歐時(shí)，倍率選×1擋等。如果比例臂倍率選擇不正確，將會(huì)產(chǎn)生很大的測量誤差，從而失去精確測量的意義。雙臂電橋比例臂倍率擋的選擇被測電阻估計(jì)值范圍／Ω應(yīng)選倍率擋1.1～11×1000.11～1.1×100.011～0.11×10.0011～0.011×0.10.00011～0.0011×0.01

在測量未知電阻時(shí)，為保護(hù)指零儀指針不被打壞，指零儀的靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕應(yīng)放在最低位置，使電橋初步平衡后再增加指零儀靈敏度。改變指零儀靈敏度或受環(huán)境等因素的影響，有時(shí)會(huì)引起指零儀指針偏離零位，在測量之前，隨時(shí)都可以調(diào)節(jié)指零儀零位。（5）先按下“G”按鈕，再按下“B”按鈕，調(diào)節(jié)步進(jìn)盤和滑線盤，使指零儀指針指在零位上，電橋平衡，此時(shí)，被測電阻按下式計(jì)算：被測電阻值（RX）＝比例臂讀數(shù)×（步進(jìn)盤讀數(shù)＋滑線盤讀數(shù)）由于雙臂電橋在工作時(shí)電流較大，要求上述調(diào)節(jié)過程中動(dòng)作要迅速，以免電池耗電量過大。另外，如果被測電阻中不含電感，也可同時(shí)按下（或松開)電源按鈕和檢流計(jì)按鈕。（6）先斷開檢流計(jì)按鈕，再斷開電源按鈕，然后拆除被測電阻。最后將開關(guān)“K1”放在“斷”位置，避免浪費(fèi)晶體管檢流計(jì)放大器工作電源。（7）每次測量完畢，將儀表盒蓋蓋好，存放于干燥、避光、無震動(dòng)的場合。四、直流雙臂電橋的維護(hù)保養(yǎng)1．測量0.1Ω以下阻值時(shí)，“B”按鈕應(yīng)間歇使用。2．在測量0.1Ω以下阻值時(shí)，雙臂電橋的C1、P1、C2、P2接線柱到被測電阻之間的連接導(dǎo)線電阻應(yīng)盡量小，其范圍可在0.005～0.01Ω之間；測量其他阻值時(shí)，連接導(dǎo)線電阻應(yīng)不大于0.05Ω。3．電橋使用完畢后，“B”與“G”按鈕應(yīng)松開?！癒1”開關(guān)應(yīng)放在“斷”位置，避免浪費(fèi)晶體管檢流計(jì)放大器工作電源。4．如電橋長期放置不用，應(yīng)將電池取出。5．儀器長期放置不用，在開關(guān)觸點(diǎn)接觸處可能產(chǎn)生氧化，造成接觸不良，為使其接觸良好，應(yīng)涂上一層無酸性凡士林予以保護(hù)。6．儀器在使用中，如發(fā)現(xiàn)指零儀靈敏度顯著下降，可能因電池電壓太低所致，應(yīng)及時(shí)更換新的電池。7．電橋應(yīng)存放在環(huán)境溫度為5～35℃，相對(duì)濕度為25％～80％的環(huán)境內(nèi)，室內(nèi)空氣中不應(yīng)含有腐蝕儀器的氣體和有害雜質(zhì)。8．儀器應(yīng)保持清潔，并避免直接陽光暴曬和劇烈振動(dòng)。為什么用直流雙臂電橋測量電阻時(shí)，一般情況下可以同時(shí)按下電源按鈕和檢流計(jì)按鈕。同時(shí)調(diào)節(jié)過程中動(dòng)作要盡量快些？

直流單、雙臂電橋

轉(zhuǎn)換開關(guān)置于所需要的測量擋位即可，如單臂、雙臂、關(guān)。本節(jié)小結(jié)直流雙臂電橋又稱凱文電橋。和直流單臂電橋相比，它能夠消除接線電阻和接觸電阻對(duì)測量結(jié)果的影響，因此，直流雙臂電橋是專門用來精密測量1Ω以下小電阻的儀器。返回目錄§5-6萬用電橋1．了解萬用電橋的組成結(jié)構(gòu)及原理。2．初步掌握用萬用電橋測量電感和電容的方法。交流電橋主要用于測量交流等效電阻、電容及其介質(zhì)損耗、電感及其品質(zhì)因數(shù)，也可用于將非電量參數(shù)轉(zhuǎn)化為電量參數(shù)的精密測量。交流電橋通常將被測對(duì)象與標(biāo)準(zhǔn)度量器（如標(biāo)準(zhǔn)電感、標(biāo)準(zhǔn)電容等）進(jìn)行比較，進(jìn)而獲得測量結(jié)果，因此，交流電橋能獲得比較高的測量準(zhǔn)確度。

萬用電橋是指將直流電橋和交流電橋合為一體的電橋。一、交流電橋的基本原理結(jié)構(gòu)：交流電橋與直流單臂電橋不同的是將直流電源換成了交流電源；而交流電橋的四個(gè)橋臂通常由阻抗元件組成，在電橋的一個(gè)對(duì)角線ｃｄ上接入指零儀，另一對(duì)角線ab上接入交流電源。通過調(diào)節(jié)各橋臂參數(shù)，可使檢流計(jì)上的電流為零，此時(shí)電橋達(dá)到平衡，c點(diǎn)與d點(diǎn)的電位相等。實(shí)際使用時(shí)，為使電橋結(jié)構(gòu)簡單和調(diào)節(jié)方便，通常將交流電橋的兩個(gè)橋臂設(shè)計(jì)成純電阻，而另外兩個(gè)橋臂設(shè)計(jì)成電容或電感。

交流電橋除了要求相對(duì)臂的大小相等之外，還必須要求性質(zhì)相同，才能使檢流計(jì)指針指零。常用的交流電橋有以下兩種情況：（1）將相鄰的兩臂Z2、Z3橋臂取為純電阻，所以j2＝j(luò)

3＝0，此時(shí)，若Zx為容性阻抗，則Z4也必須是容性阻抗；（2）把相對(duì)的兩臂Z2、Z4取為純電阻，所以j2＝j(luò)

4＝0，則在電橋平衡時(shí)，jx＝－j3。這說明，此時(shí)若Zx為容性，Z3必為感性；Zx為感性，Z3則必為容性。照此接法，即可較順利地獲得正確的測量結(jié)果。交流電橋可以分為電容電橋和電感電橋。二、QS18A型萬用電橋萬用電橋基本組成方框圖

1．萬用電橋的組成

QS18A型萬用電橋由惠斯登電橋、交流電容電橋和交流電感電橋組合而成。

2．交流電容電橋3．交流電感電橋4．電阻電橋

QS—18A型萬用電橋的主要技術(shù)特性被測元件測量范圍基本誤差(按量程最大值計(jì)算)損耗范圍使用電源電容0pF～110pF1