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(jié)構(gòu)及原理直流單臂電橋又稱惠斯登電橋，其原理電路如圖1 （a）所示。 圖中被測電阻RX和R、R3> R4三個已知電阻連接成四邊形。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(dāng)電橋電源接通之后，調(diào)節(jié)橋臂電阻 R2、R3和R4,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

2、為電橋平衡。當(dāng)電橋平衡時，有Rx=R2*R4 / R 3上式中，R2 /R 3稱為電橋的比率臂，電阻 R4稱為比較臂。當(dāng)電橋 平衡時，可以由 艮、R3和R的電阻值求得被測電阻 R。為讀數(shù)方 便，制造時，使 R2 /R 3的值為十進制倍數(shù)的比率，如 0.1 、 1.0、 10、100。等。這樣，RX便為已知量R4的十進制倍數(shù)，便于讀取被 測量。用電橋測電阻實際上是將被測電阻與已知標(biāo)準電阻進行比較來確定被測電阻值，只要比率臂電阻和比較臂電阻R、R和F4足夠精確， Rx 的測量準確度也就比較高。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

3、、 2.0 共 8個等級。由于上式是根據(jù) I g=0 得出的結(jié)論， 所以指零儀必須采用高靈 敏度的檢 流計，以確保電橋的平衡條件，從而保證電橋的測量精度。（ 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”、“ 10-2”、“ 10 -l ”、“ 1”、“ 10”、“102”和“ 103” ,示于面板左上方的讀數(shù)盤上， 由轉(zhuǎn)換開關(guān)換接。比較臂F4由4個可調(diào)電阻箱串聯(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

4、們示于面板右上方的讀數(shù)盤上，比較臂 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(diào)節(jié)面板上的讀數(shù)盤，可得到09999 Q范圍內(nèi)任意的電阻值cI0Gl(X)t2X9I0Q SSLK P 才(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 一比較臂讀數(shù)盤；3檢流計電橋可用內(nèi)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(nèi)接檢流計時，用接線柱上的金屬片將下面兩 個接線柱短接。檢流計上裝有鎖扣，可將可動部分鎖住，以免搬 動時損壞懸絲。需要外接檢流計時，用金屬片將上面兩個接線柱 短接(即將內(nèi)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(nèi)附有電源

5、，需裝入 1 號電池三節(jié)。需要時（如測量 大電阻時），也可外接電源， 面板左上方有一對接線柱， 標(biāo)有“+”、 “一”符號，供外接電源用。面板中下方有2個按鈕開關(guān)，其中“G'為檢流計支路的開關(guān)； “B'為電源支路的開關(guān)；面板右下方還有一對接線柱，標(biāo)有“RX”, 用以連接被測電阻。（ 3）單臂電橋使用步驟 先打開檢流計鎖扣，再調(diào)節(jié)指零儀，使指針位于零點。 將被測電阻接到標(biāo)有“ RX”的兩個接線柱之間，根據(jù)被測 電阻 Rx 的近似值（可先用萬用表測得） ，選擇合適的倍率，以便 讓比較臂的 4 個電阻都用上，使測量結(jié)果為四位有效數(shù)字，提高 讀數(shù)精度。例如，R"8Q,則可選擇倍

6、率0.001，若電橋平衡時 比較臂讀數(shù)為8211 Q，則被測電阻RX為RX=倍率X比較臂的讀數(shù)=0.001 X 821仁8. 211 （ Q） 如果選擇倍率為 1，則比較臂的前 3 個電阻都無法用上，只能測 得RX = 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(yīng)先按電源支路開關(guān)“ B”按鈕，再按檢流計“ G' 按鈕。若檢流計指針向“ +”偏轉(zhuǎn)，表示應(yīng)加大比較臂電阻；若指 針向“一”偏轉(zhuǎn)，則應(yīng)減小比較臂電阻。反復(fù)調(diào)節(jié)比較臂電阻， 使指針趨于零位，電橋即達到平衡。調(diào)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(zhuǎn)，故先不要將檢

7、流計按鈕按死，要調(diào)節(jié)一次比較臂電阻，然后按一下“G', 當(dāng)電橋基本平衡時，才可鎖住“ G'按鈕。 測量結(jié)束后，應(yīng)先松開“ G'按鈕，再松開“ B”按鈕 否則，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(yīng)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圖所示。它是由四個電阻R、Rb、R)、忌聯(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(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)Ro

8、值，可使C D兩點電位相同，檢流計中 無電流流過，這時稱電橋達到了平衡。在電橋平衡時有：R al a=FbI bR xI x=R)l o且I a = l X, I b=l 0則上式整理可得：Rx R；R為了計算方便，通常把Ra/Rb的比值選作成10(n=0, ± 1, ±2,)令 C=R/Rb，則:RX=CR0可見電橋平衡時,由已知的Ra、R （或C）及R）值便可算出 甩。人 們常把R、Rb稱做比例臂，C為比例臂的倍率；稱做比較臂；Rc 稱做待測臂。三運用時的注意事項1.聯(lián)好電路復(fù)查無誤、倍率 C和比較臂R0的值均已選置好、 保護電阻R處于保護狀態(tài)（Ki斷開）才許試接電源進

9、行實驗。如 接通電源瞬間檢流計指針錳偏撞針或一點不動應(yīng)即斷電檢查原 因。2. 換測電阻時，一定要重新選置 艮、Fb和R0，預(yù)先使橋接近 平衡，并且斷開K，使R處于保護狀態(tài)。改換電路必須先斷開電 源。3. 調(diào)節(jié)電橋平衡時，應(yīng)采用接通一下檢流計支路看看偏轉(zhuǎn)大 小，適當(dāng)調(diào)節(jié)R再接通一下檢流計支路看看偏轉(zhuǎn)大小的辦法，不 可使檢流計在通電情況下調(diào) R，以免損壞檢流計或調(diào)節(jié)不精細。 在調(diào)F0時要根據(jù)檢流計的偏轉(zhuǎn)大小和方向有目的地從高位至低位 順次逼近調(diào)節(jié)，不應(yīng)盲目亂調(diào)。4. 用伏安法測電阻， 受所用電表內(nèi)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 一樣同屬于比較測量法。5. 所討論的是直流單臂電橋（又稱惠斯登電橋） ，主要是