自組式直流電橋測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)報(bào)告材料

一、試驗(yàn)簡(jiǎn)介量精度高，加上方法奇異，使用便利，所以得到了廣泛的應(yīng)用。電橋的種類繁多，但直流電橋是最根本的一種，它是學(xué)習(xí)其它電橋的根底。早在1833年就有人提出根本的電橋網(wǎng)絡(luò)，但始終未引起留意，直1843年惠斯通1~106Ω。通過(guò)傳感器，利用電橋電路還可以測(cè)量一些非電量，例如溫度、濕度、應(yīng)變惠斯通電橋電路，以加深對(duì)直流單電橋測(cè)量電阻原理的理解。本試驗(yàn)的目的是通過(guò)用惠斯通電橋測(cè)量電阻，把握調(diào)整電橋平衡的方法，并要求了解電橋靈敏度與元件參數(shù)之間的關(guān)系，從而正確選擇這些元件，以到達(dá)所要求的測(cè)量精度。二、試驗(yàn)原理電阻按其阻值可分為高、中、低三大類，R≤1Ω的電阻為低值電阻，R>1MΩ1、惠斯通電橋的工作原理6.1.2-1所示。圖6.1.2-12、電橋的靈敏度電橋是否平衡，是由檢流計(jì)有無(wú)偏轉(zhuǎn)來(lái)推斷的，而檢流計(jì)的靈敏度總是有限R0IGIG小到檢流計(jì)覺(jué)察不出來(lái)，Rx=R0+△R0，△R0就是由于檢流計(jì)靈敏度不夠高而帶來(lái)的測(cè)量誤差△Rx。引入電橋的靈敏度，定義為S=△n/(△Rx/Rx)式中的△Rx是在電橋平衡后Rx的微小轉(zhuǎn)變量〔實(shí)際上假設(shè)是待測(cè)電阻Rx不能轉(zhuǎn)變時(shí)，可通過(guò)轉(zhuǎn)變標(biāo)準(zhǔn)電阻R0R0來(lái)測(cè)電橋靈敏度〕，△n是由于△Rxn越大，說(shuō)明電橋靈敏度越高，帶來(lái)的測(cè)量誤差就越小。S的表達(dá)式可變換為S=△n/(△R0/R0)=△n/△IG〔△IG/(△R0/R0)〕=S1S21其中S1

是檢流計(jì)自身的靈敏度，S2=△IG/(△R0/R0)由線路構(gòu)造打算，故稱電S2與電源電壓、檢流計(jì)的阻及橋臂電阻等有關(guān)3、交換法〔互易法〕減小和修正自搭電橋的系統(tǒng)誤差自搭一個(gè)電橋，不考慮靈敏度，R1R2R0引起的誤差為△Rx/Rx=△R1/R1+△R2/R2+△R0/R0。為減小誤差，把圖6.1.2-1電橋平衡中的R1、R2互換，調(diào)整0R0IG=0，此時(shí)的R0記為R’,則有01 Rx=R2/RR1 R RR，0 0這樣就消退了R1、R2造成的誤差。這種方法稱為交換法，由此方法測(cè)量Rx的誤差為△Rx/Rx=1/2(△R0/R0+△R0’/R0’)R0R0選用具有肯定精度的標(biāo)準(zhǔn)電阻箱，則系統(tǒng)誤差可以大大減小。三、試驗(yàn)容1、按直流電橋試驗(yàn)的試驗(yàn)電路圖，正確連線。2、線路連接好以后，檢流計(jì)調(diào)零。3、調(diào)整直流電橋平衡。4、測(cè)量并計(jì)算出待測(cè)電阻值Rx，微調(diào)電路中的電阻箱，測(cè)量并依據(jù)電橋靈敏度公式:S=△n/(△Rx/Rx)或S=△n/(△R0/R0)計(jì)算出直流電橋的電橋靈敏度。5、記錄數(shù)據(jù)，并計(jì)算出待測(cè)電阻值。四、試驗(yàn)儀器本試驗(yàn)用到的試驗(yàn)儀器有：電壓源、滑線變阻器〔2個(gè)〕、四線電阻箱〔3個(gè)〕、檢流計(jì)、待測(cè)電阻、電源開(kāi)關(guān)，試驗(yàn)場(chǎng)景如以下圖組所示：直流電橋〔散裝版〕電壓源：電源開(kāi)關(guān)：電源指示燈：調(diào)整電壓值旋鈕：試驗(yàn)場(chǎng)景中的圖片如下：滑線變阻器：滑動(dòng)片：微調(diào)按鈕：試驗(yàn)場(chǎng)景圖，如以下圖所示：四線電阻箱：四線電阻箱，為電路供給肯定大小的電阻，同時(shí)有分壓的功能，電阻箱上有六個(gè)不同檔位的旋鈕，依次對(duì)0.1Ω1Ω10Ω100Ω1000Ω10000Ω0—9，共10個(gè)刻度值。左擊電阻箱上的旋鈕，旋鈕順時(shí)針旋試驗(yàn)場(chǎng)景中的圖片如以下圖所示：檢流計(jì)：檢流計(jì)在電路中充當(dāng)平衡指示器的作用，它主要由兩個(gè)接線柱、一個(gè)調(diào)零旋鈕、一個(gè)檔位旋鈕、一個(gè)短路按鈕和一個(gè)電計(jì)按鈕組成。如以下圖所示：調(diào)零旋鈕：進(jìn)展檢流計(jì)調(diào)零工作時(shí)用到，給檢流計(jì)調(diào)零。檔位旋鈕：打到紅點(diǎn)所在位置，檢流計(jì)處于短路狀態(tài)；打到白點(diǎn)位置檢流計(jì)處于直接狀態(tài)，也就是工作狀態(tài)。電源開(kāi)關(guān)：電源開(kāi)關(guān)，掌握電路的閉合。界面中有兩個(gè)按鈕，一個(gè)是閉合，一個(gè)是斷開(kāi)。場(chǎng)景中的圖片如以下圖所示：點(diǎn)擊閉合，開(kāi)關(guān)閉合，顯示閉合圖片；點(diǎn)擊斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，顯示斷開(kāi)圖片。試驗(yàn)場(chǎng)景中的圖片如以下圖所示：待測(cè)電阻：待測(cè)電阻，為電路供給肯定大小的電阻，在試驗(yàn)中不需要調(diào)整，是試驗(yàn)中需要被測(cè)量的量，沒(méi)有調(diào)整界面，場(chǎng)景圖如以下圖所示：五、試驗(yàn)指導(dǎo)1、主窗口介紹成功進(jìn)入試驗(yàn)場(chǎng)景窗體，試驗(yàn)場(chǎng)景的主窗體如以下圖組所示：直流電橋〔散裝版〕試驗(yàn)中可能用到的工具；點(diǎn)擊幫助菜單項(xiàng)，彈出幫助文檔。在場(chǎng)景的下方，從左到右，依次是“試驗(yàn)儀器欄”、“試驗(yàn)提示欄”和“實(shí)到試驗(yàn)場(chǎng)景中去，供試驗(yàn)使用。試驗(yàn)提示欄，即時(shí)提示試驗(yàn)信息或相關(guān)的操作信的切換。試驗(yàn)大場(chǎng)景主要由一桌子組成，本試驗(yàn)中，試驗(yàn)儀器都放在桌子上面。在試驗(yàn)場(chǎng)景中，可以在肯定圍拖動(dòng)指定儀器。把鼠標(biāo)放在儀器上面，Delete鍵，可以刪除指定儀器到儀器欄。雙擊場(chǎng)景中的儀器可以進(jìn)入儀器的調(diào)整窗體?！采⒀b版〕的試驗(yàn)儀器較多，所以它試驗(yàn)儀器不允許拖動(dòng)和刪除。2、連線當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)到試驗(yàn)儀器接線柱的上方，拖動(dòng)鼠標(biāo)，便會(huì)產(chǎn)生“導(dǎo)線”，當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)到另一個(gè)接線柱的時(shí)候，松開(kāi)鼠標(biāo)，兩個(gè)接線柱之間便產(chǎn)生一條導(dǎo)線，連線成此次連線失敗。依據(jù)試驗(yàn)電路圖正確連線，連線操作完成，如以下圖所示：3、檢流計(jì)調(diào)零線路連接完畢后，斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，翻開(kāi)檢流計(jì)調(diào)整界面，按下檢流計(jì)的電計(jì)〔白點(diǎn)所在位置〕，旋轉(zhuǎn)調(diào)零旋鈕，并觀看檢流計(jì)的指針，當(dāng)檢流計(jì)的指針指向零點(diǎn)，調(diào)零成功。如以下圖所示：4、依據(jù)試驗(yàn)容調(diào)整電路滑線變阻器調(diào)整。試驗(yàn)剛開(kāi)頭時(shí)，電橋一般處于不平衡狀態(tài)，為了防著電橋漸漸平衡，再漸漸減小滑線變阻器的阻值，以提高檢測(cè)的靈敏度。塊下的“確定狀態(tài)”按鈕，保存連線狀態(tài)。在數(shù)據(jù)表格的相應(yīng)位置，記錄下電阻箱R1、R2、R3(即R0處)的電阻值。然后互換電路中的電阻箱R1、R2R3使電橋平衡，并在列表的相應(yīng)位置登記R3的值〔即R0”處〕，依據(jù)互換法測(cè)電阻公式，計(jì)算出未知電阻Rx格相應(yīng)位置。測(cè)量電橋靈敏度。依據(jù)待測(cè)電阻值，調(diào)整并設(shè)定電阻箱R1、R2、電壓擊“測(cè)量并計(jì)算出電橋的靈敏度”模塊下的“確定狀態(tài)”按鈕，保存狀態(tài)。確定測(cè)量靈敏度的環(huán)境以后，調(diào)整電阻箱R3使電橋平衡，登記電橋平衡時(shí)電阻箱R3的值〔即下面列表中的R0〕，然后在小圍轉(zhuǎn)變電阻箱R3的電阻R0，和檢流計(jì)指針相對(duì)平衡位置偏轉(zhuǎn)的格數(shù)，即△n0，測(cè)量三次，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，依據(jù)計(jì)算電橋靈敏度公式計(jì)算出電橋靈敏度的平均值，填入數(shù)據(jù)表格的相應(yīng)位置。直流電橋靈敏度爭(zhēng)論。確定測(cè)量靈敏度的環(huán)境以后，依次把電壓表的電壓打到0.5V、1.0V、1.5V、2.0V、2.5V、3.0V，分別在這些電壓下調(diào)整電阻箱R3使電橋平衡，登記電橋平衡時(shí)電阻箱R3的值，然后在小圍轉(zhuǎn)變電阻箱R3的電阻值，登記電阻箱相對(duì)平衡位置轉(zhuǎn)變的值,即△R0，和檢流計(jì)指針相對(duì)平衡位置偏轉(zhuǎn)的格數(shù)，即△n0，記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，并依據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出相應(yīng)電橋環(huán)境下的電橋靈敏度。記錄數(shù)據(jù)程序供給記錄數(shù)據(jù)表格，在做試驗(yàn)的