电桥法测电阻

PAGEPAGE85实验十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】⒈掌握用惠斯登电桥测电阻的原理和特点。⒉学会QJ19型两用直流电桥的使用。⒊了解双臂电桥测低电阻的原理和特点。【实验原理】图3-10-1惠斯登电桥的原理电路图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102～106的电阻。双臂电桥又称开尔文电桥，可用来测量10-5～10-2范围的电阻。实验所用的QJ19型电桥是单、双臂两用直流电桥。⒈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，四个电阻、、、和称为电桥的四个臂，组成一个四边形，对角和之间接检流计构成“桥”，用以比较“桥”两端的电位，当和两点的电位相等时，检流计指零，电桥达到了平衡状态。此时有，由于，因此可得（3-10-1）（3-10-1）式为惠斯登电桥的平衡条件，根据、和的大小，可以计算出待测电阻的阻值，一般称、为比率臂，为比较臂。图3-10-2双臂电桥的电路结构图图3-10-2双臂电桥的电路结构图在惠斯登电桥电路中，存在着接触电阻和接线电阻，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图3-10-2所示，为待测电阻，为低值标准电阻，、、和均为阻值较大的电阻，表示联接和的接线电阻（其中包括这一接线与和的接触电阻）它与，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Y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。(3-10-2)不难看出，如果在电桥结构上能够做到=和=(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：（3-10-3）实际上不可能完全做到=，=，但只要把值做得很小，(3-10-2)式右边的第二项便为二阶无限小量，此时就可以认为(3-10-3)式成立。⒊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，指针表3-10-2电桥相对灵敏度的测量测量项目比例臂阻值（Ω）R0（）△R0（）△n（格）R1=100R2=100R1=100R2=100R1=1000R2=1000R1=1000R2=1000测试条件电源电压=伏；检流计支路电阻RL=欧⒉用四端式双臂电桥测低电阻图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（2～6V）之间，为滑线变阻器，为双刀双掷换向开关，要求跨接电阻r≤0.001Ω。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=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、和的值按计算被测电阻值。3.实验数据参考表格表1实验数据参考表格万用表测量值℃12【数据处理】QJ19型电桥的仪器误差按下式计算式中为基准值，(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的整数幂)；为标度盘示值；为等级指数，用百分数表示（实验用=0.05）。记录数据，给出测量结果。表3-10-3（）()=()当调换RX和的位置时从到()()=（）从到1010.10.010.0011001010.10.011010.10.010.00110010010010010010-410-510-310-50.0010.00110001000【注意事项】⒈实验结束应将复射式检流计分流器旋至“短路”档。⒉松开电桥上四个按键开关。⒊电桥测量应按3-10-1，3-10-3表的规定，尽可能用第I标度盘读出被测电阻值的第一位数字，从而测得值更为准确