单臂电桥的工作原理详细

1、单臂电桥的工作原理1单臂电桥的结构及原理直流单臂电桥乂称惠斯登电桥,其原理电路如图1 a所示. 图中被测电阻R和R、R、R三个电阻连接成四边形.四个 电阻的连接点a、b、c、d称为电桥的顶点；由这四个电阻组成的 支路ac、cb、ad、bd称为桥臂.在电桥的两个顶点a、b之间一 般称为电桥输入端接一个直流电源,而在电桥的另外两个顶点 c、d之间一般称为电桥输出端接一个指零仪检流计.当电桥电源接通之后,调节桥臂电阻 R、R和R,使c、d 两个顶点的电位相等,即指零仪两端没有电位差,其电流 I g =0 , 这种状态称为电桥平衡.当电桥平衡时,有Rx=R*R4 / R 3上式中,R2 /R 3称为电

2、桥的比率臂,电阻 R4称为比拟臂.当电桥 平衡时,可以由R、R和R的电阻值求得被测电阻 R.为读数方 便,制造时,使R /R 3的值为十进制倍数的比率,如 0.1、1.0、 10、100.等.这样,R便为量R的十进制倍数,便丁读取被 测量.用电桥测电阻实际上是将被测电阻与标准电阻进行比拟 来确定被测电阻值,只要比率臂电阻和比拟臂电阻R、R和F4足够精确,R的测量准确度也就比拟高.直流单臂电桥的准确度分 为 0. 01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0 共 8 个等级.由丁上式是根据Ig= 0得出的结论,所以指零仪必须采用高灵 敏度的检流计,以保证电桥的平衡条件,从而保

3、证电桥的测量精度.(2) QJ23型单臂电桥电桥的种类很多,图1是常见的便携式QJ23型单臂电桥 的原理电路和面板图,其准确度为 0.2级.比率臂R /R3由8 个电阻组成,共有7个挡位,分别为“ 10-3、“I.-2、T0-1 、 “1、“10、“102和“103,示丁面板左上方的读数盘上,由转换开关换接.比拟臂R由4个可调电阻箱申联组成,这4 个电阻箱分别由9个1Q、9个10Q、9个100Q、9个1000Q的电阻组成,它们示丁面板右上方的读数盘上,比拟臂 R的值由面板上这4个读数盘所示的电阻值相加而得.调节面板上的读数盘,可得到09999Q范围内任意的电阻值/诙 g 二13 099g100

4、X9 10QHX9 IO0OQX9d.3V410Q SBOoio->8 9O.I.U 8L009Q X-i04的 L9ir； £R(b)面板图(a)原理电路图图1便携式QJ23型单臂电桥l 一倍率旋钮；2一比拟臂读数盘；3检流计电桥可用内附检流计,也可用外接检流计.在面板左下方有 三个接线柱,使用内接检流计时,用接线柱上的金届片将下面两 个接线柱短接.检流计上装有锁扣,可将可动局部锁住,以免搬 动时损坏悬丝.需要外接检流计时,用金届片将上面两个接线柱 短接(即将内附检流计短接),并将外接检流计接在下面两个接线 柱上.电桥内附有电源,需装入1号电池三节.需要时(如测量 大电阻时)

5、,也可外接电源,面板左上方有一对接线柱,标有“+、 “一符号,供外接电源用.面板中下方有2个按钮开关,其中“G'为检流计支路的开关； “B'为电源支路的开关；面板右下方还有一对接线柱,标有“R, 用以连接被测电阻.(3) 单臂电桥使用步骤 先翻开检流计锁扣,再调节指零仪,使指针位丁零点. 将被测电阻接到标有“ R的两个接线柱之间,根据被测 电阻R的近似值(可先用万用表测得),选择适宜的倍率,以便 让比拟臂的4个电阻都用上,使测量结果为四位有效数字,提升 读数精度.例如,RQ8Q,那么可选择倍率0.001,假设电桥平衡时 比拟臂读数为8211 Q,那么被测电阻R为R=倍率X比拟臂

6、的读数=0.001 X 8211=8. 211 ( Q) 如果选择倍率为1,那么比拟臂的前3个电阻都无法用上,只能测 得R = 1 X 8= 8( Q),读数误差大,失去用电桥进行精确测量的 意义. 测量时,应先按电源支路开关“B按钮,再按检流计“G' 按钮.假设检流计指针向“ +偏转,表小应加大比拟臂电阻；假设指 针向“一偏转,贝U应减小比拟臂电阻.反复调节比拟臂电阻, 使指针趋丁零位,电桥即到达平衡.调节开始时,电桥离平衡状态较远,流过检流计的电流可能很大,使指针剧烈偏转,故先不要将检流计按钮按死,要调节一次比拟臂电阻,然后按一下“G', 当电桥根本平衡时,才可锁住“ G&

7、#39;按钮. 测量结束后,应先松开“ G'按钮,再松开“ B按钮. 否那么,在测量具有较大电感的电阻时,因断开电源而产生的电动 势会作用到检流计回路,使检流计损坏. 电桥不用时,应将检流计锁扣锁住,以免搬运时震坏悬:丝.二.利用电桥测量电阻的原理1. 直流单臂电桥的原理性电路如下图.它是由四个电阻R、R、R、&联成一个四边形回路,这四个电阻称做电桥 的四个“臂.在这个四边形回路的一条对角线的顶点间接入直流 工作电源,另一条对角线的顶点间接入检流计,这个支路一般称 做“桥.适当地调节R值,可使C D两点电位相同,检流计中 无电流流过,这时称电桥到达了平衡.在电桥平衡时有：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为了计算方便,通常把Ra/Rb的比值选作成10nn=0, 土 1, 土2,. 令 C=R/Rb, WJ:Rx=CR可见电桥平衡时,由的R、R 或C及R值便可算出Rx.人 们常把R、R称做比例臂,C为比例臂的倍率；R称做比拟臂；Rk 称做待测臂.三.运用时的考前须知1.联好电路复查无误、倍率 C和比拟臂R的值均已选置好、 保护电阻R处丁保护状态Ki断开才许试接电源进行实验.如 接通电源瞬间检流计指针铤偏撞针或一点不动应即断电检查原 因.2. 换测电阻时,一定要重新选置 R、R和R,预先使桥接近 平衡,并且断开K,使R处丁保护状态.改换电路必须先断开电 源.3. 调节电桥平衡时,应采用接通一下检流计支路看看偏转大 小,适当调节R再接通一下检流计支路看看偏转大小的方法,不 可使检流计在通电情况下调 R,以免损坏检流计或调节不精细. 在调R时要根据检流计的偏转大小和方向有目的地从高位至低位 顺次逼近调节,不应盲目乱调.4. 用伏安法测电阻,受所用电表内阻的影响,在测量中往往引入方法误差；用欧姆表测量电阻虽较方便,但测量精度不高.在 精确测量电阻时,常使用电桥进行测量.其测量方法同电位差计 一样同届丁比拟测量法.5. 所讨论的是直流单臂电桥乂称惠斯登电桥