电桥法测电阻2

1、实验电桥法测电阻电桥是一种精密的电学测量仪器，可用来测量电阻、电容、电感等电学量，并能通过这些量的测量测出某些非电学量，如温度、真空度和压力等，被广泛应用在工业生产的自动控 制方面。【实验目的】1.掌握用惠斯登电桥测电阻的原理和特点。2.学会QJ19型两用直流电桥的使用。3. 了解双臂电桥测低电阻的原理和特点。【实验原理】直流电桥主要分单臂电桥和双臂电桥。单臂电桥又称惠斯登电桥，一般用来测量-5-21010 范围的电阻。102a10的电阻。双臂电桥又称开尔文电桥，可用来测量QJ19型电桥是单、双臂两用直流电桥。实验所用的1惠斯登单臂电桥的工作原理惠斯登电桥的原理电路如图3-10-1所示，四个电

2、阻Ri、R2、R3、和Rx称为电桥的四个臂，组成一个四边形ABCD ,对角D和B之间接检流计G构 成“桥”，用以比较“桥”两端的电位，当 D和B两 点的电位相等时，检流计G指零，电桥达到了平衡状 态。此时有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 )式为惠斯登电桥的平衡条件，根据R1、R2和R3的大小，可以计算出待测电阻Rx的阻值，一般称 R、R2为比率臂，R3为比较臂。在惠斯登电桥电路中，存在着接触图3-10-2所示，Rx为待测电阻，Rs为低值标准电阻，R、R2、F内和R外均2.开尔文双臂电桥的工作原理电阻和接

3、线电阻，这对低电阻的测量将带来很大的误差。特别是当待测电阻的 阻值与接触电阻同数量级时，测量便无 法进行。在此情形下，为了获得准确的 测量结果，必须采用开尔文双臂电桥进 行测量。开尔文双臂电桥的电路结构如为阻值较大的电阻， 丫表示联接Rx和Rs的接线电阻(其中包括这一接线与 Rx和Rs的接触电阻)它与Rx，Rs同数量级，是引起测量误差的重要因素，必须设法消除它的影响。对图中以7、2、4为顶点的形电路变换成丫型电路后，就可把双臂电桥变成一个惠斯登电桥，根据惠斯登电桥的平衡条件，不难得 到开尔文电桥的平衡方程。RxR2 r-_R7R1R2(3-10-2)不难看出，如果在电桥结构上能够做到R内=R外

4、 和 Ri = R2 (3-10-2)式右边的第二项为零，此时平衡方程就变成如下形式:R2R1Rs(3-10-3)(3-10-2)式右边的实际上不可能完全做到 R内=R外，R1 = R2，但只要把r值做得很小,第二项便为二阶无限小量，此时就可以认为(3-10-3)式成立。3.电桥的灵敏度(3-10-1)式和(3-10-3)式是在电桥平衡条件下推导出来的，在实验中测试者是依据检流计G的指针有无偏转来判断电桥是否平衡的。然而，检流计的灵敏度是有限的。例如，选用电流灵敏度为1格/1微安的检流计做为指零仪，当通过检流计的电流小于10-7安培时，指针偏转不到0.1格，观察者难于觉察，就认为电桥已达平衡，

5、因而带来测量误差。对此引入电 桥灵敏度的概念。它定义为Rx(3-10-4)RxRx是在电桥平衡后Rx的微小增减量，实际上是桥臂 R的增减量；n是相应的检流计偏转格数。电桥灵敏度S的单位是“格”。S越大在Rx基础上增减 Rx能引起的检流计偏转格数就越多。电桥越灵敏，测量误差减小。如 S=100格表示当Rx改变1%寸检流计有1格的偏转。电桥灵敏度的大小是与工作电压有关的。在实验中，为使电桥灵敏度足够，电源电压不能过低，当然也不能过高，否则可能损坏电桥。【实验内容】1.用两端式单臂电桥测电阻（102106）利用万用表欧姆档粗测被测电阻 Rx的阻值按图3-10-3连接线路rlr未知电組（四）O O O

6、 O00010 100仃 _10rn 0 叭10口ioojn图3-10-3两端式单臂电桥测电阻接线图将检流计接到“检流计”端钮（检流计的使用参见实验十二）。稳压电源接到“电源（两）”端钮。被测电阻接到“未知电阻（两）”端钮，“标准电阻（四）”端钮用短路片连接。连线后检查四个按钮开关，将其松开。经教师检查后方可打开稳压电源及灵敏电流R1、R2及R3的值，由RxR2R3计算Rx值。计的电源开关。 根据被测电阻Rx的估计值从表3-10-1中选择R1、R2及电源电压值。用S1、S2R2R3算出R3两个旋钮调R1、R2为所选之值，调稳压电源输出为所选值。先根据估RxR1的估计值，将测量盘放置该值。表 3

7、-10-1Rx()桥臂电阻（）电源电压（V）R1R21021031021021.510310410310231041051041026105106104106 首先将“电源（两）”按键按下并旋转卡住，接通电源。然后按下“粗”按键，调节 测量盘电阻R3直到检流计指零；断开”粗“按键，按下”细“按钮，调R3的后两个转盘（ 般是这样）直到检流计准确指零为止，即电桥处于平衡状态。记录若光标迅速离开标尺零刻线甚至跑出标尺外，不见踪影，应马上放开“粗”或“细” 按键，断续按下“短路”键光标可以很快回到零刻线静止下来， 以便继续调节R3 ,为保证测 量精度，标度盘至少为100 Q尽量用到1000Qo电桥灵敏

8、度的测定对被测电阻R（ -1000 ）时，调比例臂阻值为表3-10-2所示的各种情况下，测定电桥 的相对灵敏度。测量时，首先将电桥调至平衡态，然后改变比较臂电阻有效数字末位的读数， 使检流计指针偏转n =10格，记下此时R、 R和 n的数值，按3-10-4式计算相对灵敏度S o表3-10-2电桥相对灵敏度的测量比例臂阻值（Q:则量项目R0 () R ()n （格）SnR0 / R0R=1001R2=100R=100R2=100R1=1000R=1000R1=1000R=1000测试条件电源电压=伏；检流计支路电阻R=欧O O O O 6 OJ O OGff0000 010* IOO10*010

9、QJ】9型两用直流电桥100 H loun图3-10-4四端式双臂电桥测低电阻接线图将被测低电阻及标准电阻等元件按图3-10-4接线，图中电源用稳压电源，输出电压在（26V）之间，Rp为滑线变阻器，S为双刀双掷换向开关，要求跨接电阻r 0.001 Q。调节滑线变阻器放在最大位置，接通双刀开关，再调节滑线变阻器，使电路中的电流为标准电阻和被测电阻所允许通过的电流数值，按表3-10-3选取R1=R2的数值,按下“粗”按键,接通检流计。调节测量盘使检流计指零，按下“细”按键,调测量盘,使电桥平衡，记录R1、RR和Rs的值按Rx 一 Rs计算被测电阻值。Ri2.用四端式双臂电桥测低电阻3.实验数据参考

10、表格表1实验数据参考表格万用表测量值（）R1()R2()R3()E(V)Ta C12【数据处理】QJ19型电桥的仪器误差按下式计算2(匹 X)100 10式中Rn为基准值，（为了规定电桥的准确度，供各有效量程参比的一个单值，即为该量程内 最大的10的整数幕）；X为标度盘示值；C为等级指数，用百分数表示（实验用 C =0.05）。 记录数据，给出测量结果。表 3-10-3Rx()Rs()R1 R2()当调换R和RS的位置时从到Rx()Rs()R1 = R2()从到101001010010410-30.0011000110110010-510-50.00110000.110.11000.010.10.011000.0010.010.001100【注意事项】1.实验结束应将复射式检流计分流器旋至“短路”档。2.松开电桥上四个按键