單臂電橋的工作原理詳細

1、單臂電橋的工作原理1單臂電橋的結構及原理直流單臂電橋乂稱惠斯登電橋,其原理電路如圖1 a所示. 圖中被測電阻R和R、R、R三個電阻連接成四邊形.四個 電阻的連接點a、b、c、d稱為電橋的頂點；由這四個電阻組成的 支路ac、cb、ad、bd稱為橋臂.在電橋的兩個頂點a、b之間一 般稱為電橋輸入端接一個直流電源,而在電橋的另外兩個頂點 c、d之間一般稱為電橋輸出端接一個指零儀檢流計.當電橋電源接通之后,調節(jié)橋臂電阻 R、R和R,使c、d 兩個頂點的電位相等,即指零儀兩端沒有電位差,其電流 I g =0 , 這種狀態(tài)稱為電橋平衡.當電橋平衡時,有Rx=R*R4 / R 3上式中,R2 /R 3稱為電

2、橋的比率臂,電阻 R4稱為比擬臂.當電橋 平衡時,可以由R、R和R的電阻值求得被測電阻 R.為讀數(shù)方 便,制造時,使R /R 3的值為十進制倍數(shù)的比率,如 0.1、1.0、 10、100.等.這樣,R便為量R的十進制倍數(shù),便丁讀取被 測量.用電橋測電阻實際上是將被測電阻與標準電阻進行比擬 來確定被測電阻值,只要比率臂電阻和比擬臂電阻R、R和F4足夠精確,R的測量準確度也就比擬高.直流單臂電橋的準確度分 為 0. 01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0 共 8 個等級.由丁上式是根據(jù)Ig= 0得出的結論,所以指零儀必須采用高靈 敏度的檢流計,以保證電橋的平衡條件,從而保

3、證電橋的測量精度.(2) QJ23型單臂電橋電橋的種類很多,圖1是常見的便攜式QJ23型單臂電橋 的原理電路和面板圖,其準確度為 0.2級.比率臂R /R3由8 個電阻組成,共有7個擋位,分別為“ 10-3、“I.-2、T0-1 、 “1、“10、“102和“103,示丁面板左上方的讀數(shù)盤上,由轉換開關換接.比擬臂R由4個可調電阻箱申聯(lián)組成,這4 個電阻箱分別由9個1Q、9個10Q、9個100Q、9個1000Q的電阻組成,它們示丁面板右上方的讀數(shù)盤上,比擬臂 R的值由面板上這4個讀數(shù)盤所示的電阻值相加而得.調節(jié)面板上的讀數(shù)盤,可得到09999Q范圍內任意的電阻值/詼 g 二13 099g100

4、X9 10QHX9 IO0OQX9d.3V410Q SBOoio->8 9O.I.U 8L009Q X-i04的 L9ir； £R(b)面板圖(a)原理電路圖圖1便攜式QJ23型單臂電橋l 一倍率旋鈕；2一比擬臂讀數(shù)盤；3檢流計電橋可用內附檢流計,也可用外接檢流計.在面板左下方有 三個接線柱,使用內接檢流計時,用接線柱上的金屆片將下面兩 個接線柱短接.檢流計上裝有鎖扣,可將可動局部鎖住,以免搬 動時損壞懸絲.需要外接檢流計時,用金屆片將上面兩個接線柱 短接(即將內附檢流計短接),并將外接檢流計接在下面兩個接線 柱上.電橋內附有電源,需裝入1號電池三節(jié).需要時(如測量 大電阻時)

5、,也可外接電源,面板左上方有一對接線柱,標有“+、 “一符號,供外接電源用.面板中下方有2個按鈕開關,其中“G'為檢流計支路的開關； “B'為電源支路的開關；面板右下方還有一對接線柱,標有“R, 用以連接被測電阻.(3) 單臂電橋使用步驟 先翻開檢流計鎖扣,再調節(jié)指零儀,使指針位丁零點. 將被測電阻接到標有“ R的兩個接線柱之間,根據(jù)被測 電阻R的近似值(可先用萬用表測得),選擇適宜的倍率,以便 讓比擬臂的4個電阻都用上,使測量結果為四位有效數(shù)字,提升 讀數(shù)精度.例如,RQ8Q,那么可選擇倍率0.001,假設電橋平衡時 比擬臂讀數(shù)為8211 Q,那么被測電阻R為R=倍率X比擬臂

6、的讀數(shù)=0.001 X 8211=8. 211 ( Q) 如果選擇倍率為1,那么比擬臂的前3個電阻都無法用上,只能測 得R = 1 X 8= 8( Q),讀數(shù)誤差大,失去用電橋進行精確測量的 意義. 測量時,應先按電源支路開關“B按鈕,再按檢流計“G' 按鈕.假設檢流計指針向“ +偏轉,表小應加大比擬臂電阻；假設指 針向“一偏轉,貝U應減小比擬臂電阻.反復調節(jié)比擬臂電阻, 使指針趨丁零位,電橋即到達平衡.調節(jié)開始時,電橋離平衡狀態(tài)較遠,流過檢流計的電流可能很大,使指針劇烈偏轉,故先不要將檢流計按鈕按死,要調節(jié)一次比擬臂電阻,然后按一下“G', 當電橋根本平衡時,才可鎖住“ G&

7、#39;按鈕. 測量結束后,應先松開“ G'按鈕,再松開“ B按鈕. 否那么,在測量具有較大電感的電阻時,因斷開電源而產(chǎn)生的電動 勢會作用到檢流計回路,使檢流計損壞. 電橋不用時,應將檢流計鎖扣鎖住,以免搬運時震壞懸:絲.二.利用電橋測量電阻的原理1. 直流單臂電橋的原理性電路如下圖.它是由四個電阻R、R、R、&聯(lián)成一個四邊形回路,這四個電阻稱做電橋 的四個“臂.在這個四邊形回路的一條對角線的頂點間接入直流 工作電源,另一條對角線的頂點間接入檢流計,這個支路一般稱 做“橋.適當?shù)卣{節(jié)R值,可使C D兩點電位相同,檢流計中 無電流流過,這時稱電橋到達了平衡.在電橋平衡時有：R a

8、l a=R| bR xl X=R)I 0且I a = l X, I b=l 0那么上式整理可得：Ra -RxaR0Rb為了計算方便,通常把Ra/Rb的比值選作成10nn=0, 土 1, 土2,. 令 C=R/Rb, WJ:Rx=CR可見電橋平衡時,由的R、R 或C及R值便可算出Rx.人 們常把R、R稱做比例臂,C為比例臂的倍率；R稱做比擬臂；Rk 稱做待測臂.三.運用時的考前須知1.聯(lián)好電路復查無誤、倍率 C和比擬臂R的值均已選置好、 保護電阻R處丁保護狀態(tài)Ki斷開才許試接電源進行實驗.如 接通電源瞬間檢流計指針鋌偏撞針或一點不動應即斷電檢查原 因.2. 換測電阻時,一定要重新選置 R、R和R,預先使橋接近 平衡,并且斷開K,使R處丁保護狀態(tài).改換電路必須先斷開電 源.3. 調節(jié)電橋平衡時,應采用接通一下檢流計支路看看偏轉大 小,適當調節(jié)R再接通一下檢流計支路看看偏轉大小的方法,不 可使檢流計在通電情況下調 R,以免損壞檢流計或調節(jié)不精細. 在調R時要根據(jù)檢流計的偏轉大小和方向有目的地從高位至低位 順次逼近調節(jié),不應盲目亂調.4. 用伏安法測電阻,受所用電表內阻的影響,在測量中往往引入方法誤差；用歐姆表測量電阻雖較方便,但測量精度不高.在 精確測量電阻時,常使用電橋進行測量.其測量方法同電位差計 一樣同屆丁比擬測量法.5. 所討論的是直流單臂電橋乂稱惠斯登電橋