双臂电桥测低电阻的精准测试方法


直流电桥是一种重要的电子测量设备,用于精确测量电阻值。在测量中值电阻(1~10^6Ω)时,我们选择单臂电桥,而在测量低值电阻(10^-6~1Ω)时则选用双臂电桥。

单、双臂电桥都是利用电桥平衡的原理,通过调节比率电阻来测量电阻。双臂电桥采用四端钮接法接入电路,可以消除接线电阻和接触电阻所带来的测量误差。

1 QJ23型直流单臂电桥的面板图

l一倍率旋钮;

2一比较臂读数;

3一检流计

OJ23型电桥

比率臂R2、R3由8个电阻构成,组成7个不同的固定比率,分别是×0.001、×0.01、 ×0.1、×1.0、×10、×100、×1000,标示于面板左上方的读数盘上,由转换开关换接;

比较臂R4由四个可调电阻箱串联组成,而这四个电阻箱分别由9个1Ω、9个10Ω、9个100Ω、9个1000Ω的电阻组成,它们示于面板右上方的读数盘上,比较臂R4的阻值就是由这四个读数盘所示的阻值相加得到的,通过调节读数盘上的旋钮可以改变R4的串联阻值,R4的阻值范围是0~9999Ω。

QJ23型直流单臂电桥可用内附检流计,也可外接检流计,在面板的左下方有三个接线柱,若用内附检流计,只要用接线柱上的金属片将下面两个接线柱短接即可;若要外接检流计时,用金属片将上面两个接线柱短接,并将外接检流计接在下面两个接线柱上即可。

检流计上还有锁扣,可将可动部分锁住,以免搬动时损坏悬丝。

电桥的面板中下方有两个按钮开关,其中B是电源支路开关,G是检流计支路开关。面板右下方有一对标有“R×”的接线柱,是用来连接被测电阻的。电桥内还附有电源,需装入三节2号电池,若有需要时(如测量大电阻)也可外接电源,外接电源接在面板左上方标有“+”、“一’’符号的一对接线柱上。

该电桥共有0.01、0.1、1.0、10、100五个固定的倍率,由面板左下方的机械联动转换开关S进行倍率的转换。

比较盘标准电阻尺。由两部分构成。一部分是步进式叫步进盘,其阻值范围为0.1~1.0Ω;另一部分是滑线式的,叫滑线盘,其阻值范围为0.001~0.01Ω。

在面板的右上方的段钮“GB”为外接电源,当右方上端开关置于“外”,时,电桥就用外接电源;置于“内"时,电桥就用内接电源。

左下方两个端钮“GB”、“G”分别是电源、检流计的开关按钮,

检流计有调零旋钮,用来调节指针至零位;

Cl、P1、C2、P2是被测电阻的连接端钮。

测量时,先估计被测电阻的大小,然后选择适当的倍率,调节标准电阻,即调节步进盘和滑线盘,

使检流计指示为零,此时电桥平衡,被测电阻值=倍率读数×标准电阻读数(步进盘读数+滑线盘读数)

具体操作步骤

1.使用单臂电桥测量中值电阻

(1)先打开检流计锁扣,即将G接线柱处的金属片由“内接”移到“外接”,打开检流计开关,将指针调到零位。

(2)用短而粗的铜导线将被测电阻接到标有“尺;”的两个接线柱之间并拧紧,根据被测电阻的近似值(可先用万用表预测一下),选择合适的比率臂倍率。

(3)测量时,先按下电源按钮B并锁住,再按下检流计按钮G,根据检流计指针偏转方向和速度,加大或减少比较臂电阻:若指针向正方向偏转,应加大比较臂电阻;若指针向反方向偏转,应减少比较臂电阻。如此反复调节直至指针指到零位,这时电桥达到平衡。

读取比较臂电阻,于是:

被测电阻值=比率臂倍率×比较臂总阻值(Ω)。

(4)在上述调节平衡的过程中,电桥未接近平衡的时候,应每调节一次比较臂电阻,短时按下一次G按钮,当指针偏转较小时,才可锁住G按钮,继续调节比较臂电阻直至电桥平衡。

(5)测量完毕后,应先松开G按钮,再松开B按钮,断开电源,拆除被测电阻,将各比较臂旋钮置于零,并将检流计金属片从“外接”换到“内接”,锁住检流计,以免搬动时震坏悬丝。

2.使用双臂电桥测量低值电阻

直流双臂电桥与直流单臂电桥的使用基本相同,但还要注意以下几点:

(1)双臂电桥属精密仪器,故在使用时要特别细心,仔细阅读面板上的说明书,并严格遵守操作程序。若被测电阻没有专门的电位端钮和电流端钮时,也要设法引出四根线和双臂电桥相连接,连接导线应尽量用短线和粗线,接头要接牢,且不要彼此绞在一起。

(2)被测电阻的电流端钮和电位端钮应和双臂电桥的对应端钮正确连接,P1、P2接头处应靠近被测电阻。不允许将电流端钮和电位端钮接于同一点,否则会造成测量误差。

(3)通电前,根据粗测或估计电阻值设置好倍率臂和步进旋钮,使用时不得随意扭动。

(4)在选择适当的灵敏度时要细心。

(5)所选用的标准电阻Rn应尽量与被测电阻RX相接近,最好在同一个数量级,以选择0.1RX<Rn<10RX为准。

(6)测量时若用外附电源,可在允许范围内适当提高电源电压,以提高灵敏度。

(7)双桥电桥比单桥电桥工作电流大,测量时动作应尽量迅速,测量时间尽量短,以免消耗电桥电池较快,影响测量准确度。

注意事项

(1)电桥内电池电压不足会影响灵敏度,应及时更换。若用外接电源应注意极性及电压要符合要求。

(2)测量未知阻值的电阻时,先用万用表粗测,根据粗测电阻的阻值大小,合理选择单、双臂电桥进行测量。测量结果应保持合适的小数点位数。

(3)测量带电感的电阻时(如电机绕组、变压器绕组),一定要先接通电源按钮,再接通检流计按钮;断开时,应先断开检流计按钮,再断开电源按钮,以免在电源接通和断开的瞬间,电感线圈上产生很大的自感电动势而使检流计损坏。

(4)测量操作尽量简短,避免较大的工作电流长时间通电运行,引起测量误差或危及仪表的安全。

日常维护事项

(1)电桥属于精密测量仪器,搬运时应轻拿轻放,避免较大的震动。

(2)平时不用时将检流计锁死,避免来回晃动,影响精度。

(3)保持测量端钮和测试线的清洁,避免较大的接触电阻。

(4)平时保存电桥应放置在清洁、干燥、避免阳光直射的地方,并定期清洁仪器的各零部件,注意防潮除尘,保证桥臂和各接触点接触良好。

(5)将电桥及测试线整理好放入箱包中,长期不用应取下电池。