電橋法測(cè)電阻2

1、實(shí)驗(yàn)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(lái)測(cè)量電阻、電容、電感等電學(xué)量，并能通過(guò)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)。2.學(xué)會(huì)QJ19型兩用直流電橋的使用。3. 了解雙臂電橋測(cè)低電阻的原理和特點(diǎn)?！緦?shí)驗(yàn)原理】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(lái)測(cè)量-5-21010 范圍的電阻。102a10的電阻。雙臂電橋又稱開爾文電橋，可用來(lái)測(cè)量QJ19型電橋是單、雙臂兩用直流電橋。實(shí)驗(yàn)所用的1惠斯登單臂電橋的工作原理惠斯登電橋的原理電路如圖3-10-1所示，四個(gè)電

2、阻Ri、R2、R3、和Rx稱為電橋的四個(gè)臂，組成一個(gè)四邊形ABCD ,對(duì)角D和B之間接檢流計(jì)G構(gòu) 成“橋”，用以比較“橋”兩端的電位，當(dāng) D和B兩 點(diǎn)的電位相等時(shí)，檢流計(jì)G指零，電橋達(dá)到了平衡狀 態(tài)。此時(shí)有1 1 R11 2 R2 ,1 x Rx1 3 R3由于11 lx，I3 I 2因此可得Rx（3-10-1）(3-10-1 )式為惠斯登電橋的平衡條件，根據(jù)R1、R2和R3的大小，可以計(jì)算出待測(cè)電阻Rx的阻值，一般稱 R、R2為比率臂，R3為比較臂。在惠斯登電橋電路中，存在著接觸圖3-10-2所示，Rx為待測(cè)電阻，Rs為低值標(biāo)準(zhǔn)電阻，R、R2、F內(nèi)和R外均2.開爾文雙臂電橋的工作原理電阻和接

3、線電阻，這對(duì)低電阻的測(cè)量將帶來(lái)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(wú) 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。開爾文雙臂電橋的電路結(jié)構(gòu)如為阻值較大的電阻， 丫表示聯(lián)接Rx和Rs的接線電阻(其中包括這一接線與 Rx和Rs的接觸電阻)它與Rx，Rs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)的形電路變換成丫型電路后，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。RxR2 r-_R7R1R2(3-10-2)不難看出，如果在電橋結(jié)構(gòu)上能夠做到R內(nèi)=R外

4、 和 Ri = R2 (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:R2R1Rs(3-10-3)(3-10-2)式右邊的實(shí)際上不可能完全做到 R內(nèi)=R外，R1 = R2，但只要把r值做得很小,第二項(xiàng)便為二階無(wú)限小量，此時(shí)就可以認(rèn)為(3-10-3)式成立。3.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(lái)的，在實(shí)驗(yàn)中測(cè)試者是依據(jù)檢流計(jì)G的指針有無(wú)偏轉(zhuǎn)來(lái)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(guò)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(jué)察，就認(rèn)為電橋已達(dá)平衡，

5、因而帶來(lái)測(cè)量誤差。對(duì)此引入電 橋靈敏度的概念。它定義為Rx(3-10-4)RxRx是在電橋平衡后Rx的微小增減量，實(shí)際上是橋臂 R的增減量；n是相應(yīng)的檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)。電橋靈敏度S的單位是“格”。S越大在Rx基礎(chǔ)上增減 Rx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 S=100格表示當(dāng)Rx改變1%寸檢流計(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(guò)低，當(dāng)然也不能過(guò)高，否則可能損壞電橋?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】1.用兩端式單臂電橋測(cè)電阻（102106）利用萬(wàn)用表歐姆檔粗測(cè)被測(cè)電阻 Rx的阻值按圖3-10-3連接線路rlr未知電組（四）O O O

6、 O00010 100仃 _10rn 0 叭10口ioojn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(jiàn)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R1、R2及R3的值，由RxR2R3計(jì)算Rx值。計(jì)的電源開關(guān)。 根據(jù)被測(cè)電阻Rx的估計(jì)值從表3-10-1中選擇R1、R2及電源電壓值。用S1、S2R2R3算出R3兩個(gè)旋鈕調(diào)R1、R2為所選之值，調(diào)穩(wěn)壓電源輸出為所選值。先根據(jù)估RxR1的估計(jì)值，將測(cè)量盤放置該值。表 3

7、-10-1Rx()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R3直到檢流計(jì)指零；斷開”粗“按鍵，按下”細(xì)“按鈕，調(diào)R3的后兩個(gè)轉(zhuǎn)盤（ 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)。記錄若光標(biāo)迅速離開標(biāo)尺零刻線甚至跑出標(biāo)尺外，不見(jiàn)蹤影，應(yīng)馬上放開“粗”或“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(lái)， 以便繼續(xù)調(diào)節(jié)R3 ,為保證測(cè) 量精度，標(biāo)度盤至少為100 Q盡量用到1000Qo電橋靈敏

8、度的測(cè)定對(duì)被測(cè)電阻R（ -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)n =10格，記下此時(shí)R、 R和 n的數(shù)值，按3-10-4式計(jì)算相對(duì)靈敏度S o表3-10-2電橋相對(duì)靈敏度的測(cè)量比例臂阻值（Q:則量項(xiàng)目R0 () R ()n （格）SnR0 / R0R=1001R2=100R=100R2=100R1=1000R=1000R1=1000R=1000測(cè)試條件電源電壓=伏；檢流計(jì)支路電阻R=歐O O O O 6 OJ O OGff0000 010* IOO10*010

9、QJ】9型兩用直流電橋100 H loun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，Rp為滑線變阻器，S為雙刀雙擲換向開關(guān)，要求跨接電阻r 0.001 Q。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(guò)的電流數(shù)值，按表3-10-3選取R1=R2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R1、RR和Rs的值按Rx 一 Rs計(jì)算被測(cè)電阻值。Ri2.用四端式雙臂電橋測(cè)低電阻3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參考

10、表格表1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參考表格萬(wàn)用表測(cè)量值（）R1()R2()R3()E(V)Ta C12【數(shù)據(jù)處理】QJ19型電橋的儀器誤差按下式計(jì)算2(匹 X)100 10式中Rn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)幕）；X為標(biāo)度盤示值；C為等級(jí)指數(shù)，用百分?jǐn)?shù)表示（實(shí)驗(yàn)用 C =0.05）。 記錄數(shù)據(jù)，給出測(cè)量結(jié)果。表 3-10-3Rx()Rs()R1 R2()當(dāng)調(diào)換R和RS的位置時(shí)從到Rx()Rs()R1 = R2()從到101001010010410-30.0011000110110010-510-50.00110000.110.11000.010.10.011000.0010.010.001100【注意事項(xiàng)】1.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。2.松開電橋上四個(gè)按鍵