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R2、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）。當電橋電源接通之后，調節(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Ig =0，這種狀態(tài)稱為電橋平衡。當電橋平衡時，有Rx=R2*R4 / R3上式中，R2

2、 /R3稱為電橋的比率臂，電阻R4稱為比較臂。當電橋平衡時，可以由R2、R3和R4的電阻值求得被測電阻Rx。為讀數方便，制造時，使R2 /R3的值為十進制倍數的比率，如0.1、1.0、10、100。等。這樣，Rx便為已知量R4的十進制倍數，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R2、R3和R4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、2.0共8個等級。 由于上式是根據Ig=0得出的結論，所以指零儀必須采用高靈敏度的檢流計，以確保電橋的平

3、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R2 /R3由8個電阻組成，共有7個擋位，分別為“10-3”、“10-2”、“l(fā)0-l”、“1”、“10”、“102”和“103”,示于面板左上方的讀數盤上，由轉換開關換接。比較臂R4由4個可調電阻箱串聯(lián)組成，這4個電阻箱分別由9個1、9個10、9個100、9個1000的電阻組成，它們示于面板右上方的讀數盤上，比較臂R4的值由面板上這4個讀數盤所示的電阻值相加而得。調節(jié)面板上的讀數盤，可得到09999范圍內任意的電阻值。（a） 原理電路圖

4、 （b） 面板圖圖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），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

5、有一對接線柱，標有“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，再調節(jié)指零儀，使指針位于零點。 將被測電阻接到標有“Rx”的兩個接線柱之間，根據被測電阻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，使測量結果為四位有效數字，提高讀數精度。例如，Rx 8，則可選擇倍率0.001，若電橋平衡時比較臂讀數為8211，則被測電阻Rx為Rx = 倍率比較臂的讀數= 0.0018211=8. 211 ()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 = 18= 8()，讀數誤差大，失去用電橋進行精確測量的意義。 測量時，應先按電

6、源支路開關“B”按鈕，再按檢流計“G”按鈕。若檢流計指針向“+”偏轉，表示應加大比較臂電阻；若指針向“一”偏轉，則應減小比較臂電阻。反復調節(jié)比較臂電阻，使指針趨于零位，電橋即達到平衡。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)一次比較臂電阻，然后按一下“G”，當電橋基本平衡時，才可鎖住“G”按鈕。 測量結束后，應先松開“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

7、原理性電路如圖所示。它是由四個電阻Ra、Rb、R0、RX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”。適當地調節(jié)R0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： RaIa=RbIb RXIX=R0I0 且 Ia=IX, Ib=I0 則上式整理可得： 為了計算方便，通常把Ra/Rb的比值選作成10n（n=0,1,2,）。令C=Ra/Rb，則： RX=CR0 可見電橋平衡時,由已知的Ra、Rb（或C）及R0值便可算出RX。人們常把Ra、Rb稱

8、做比例臂，C為比例臂的倍率；R0稱做比較臂；RX稱做待測臂。三運用時的注意事項 1.聯(lián)好電路復查無誤、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)（K1斷開）才許試接電源進行實驗。如接通電源瞬間檢流計指針錳偏撞針或一點不動應即斷電檢查原因。2.換測電阻時，一定要重新選置Ra、Rb和R0，預先使橋接近平衡，并且斷開K1，使R處于保護狀態(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)R0再接通一下檢流計支路看看偏轉大小的辦法，不可使檢流計在通電情況下調R0，以免損壞檢流計或調節(jié)不精細。在調R0時要根據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），主要是用來