攜式直流單雙臂電橋

攜式直流單雙臂電橋，是按照現行《中學理科教學儀器配備目錄》的要求而設計的(配備目錄中的編號為0413)。主要供中等學校物理實驗室進行電阻測量使用。其面板如圖54—1所示。

主要技術指標

1.測量范圍：10-4-106Ω。

保證準確度測量范圍：單橋10—104Ω;雙橋10-2-102Ω。

2.內附檢流計電流常數5×10-7A/mm。

3.內附電源：直流6V(干電池四節)。

4.體積：280×200×110mm。

原理與結構

用單電橋測中值電阻時，操作方便，準確度較高。但在進行低值電阻測量時，由于連接導線電阻和接觸電阻都包含在未知橋臂內，且阻值往往大于被測電阻值，因而會出現很大的誤差。為克服這一弊病，常采用雙臂電路，如圖54—2所示。

測試中，未知電阻采用四端接線法。電流接頭C1、C2，電位接頭P1、P2均不在未知電阻橋臂中。但使R1=R1′，R2=R2′，那么接線電阻和接觸電阻對測量結果影響甚微，完全可以忽略不計。因此即保證了電橋在測試低值電阻時的準確度。經推導可得：

圖54-2中，R1=R1′為比較臂;R3為比例臂;R1=RS′為定值。

工作原理

攜式直流單雙臂電橋電原理圖如圖54-3所示。圖中G為內附檢流計，R為平滑調節臂，由四只同步十進開關與四十八個電阻線圈構成。K1為單橋比例臂，由六只總阻值為1000歐姆的電阻焊在開關上。K2為雙橋比例臂，由四只標準電阻焊在開關上組成。K為電源切換裝置。改變K、K1、K2就能使電橋分別當作單電橋或雙電橋使用。

使用方法

1.首先按表54-3選擇被測電阻的相對應的參數。

2.選擇電源開關。使用單電橋時，開關置于“單”處，此時電源電壓為6伏，電路串接限流電阻10歐。使用雙電橋時，開關置于“雙”處，電源電壓為1.5伏，線路串接限流電阻0.5歐。需外接電源時，開關置于“關”處，內附電源即切斷。

使用內接檢流計時

先將“G”端鈕上的連接片放在“外接”位置。調節檢流計上方指零旋鈕，使指針指零，每次測量之后，應檢查指針是否偏離。為提高在高阻值測量中的精度，需外接高靈敏度檢流計(如AC15型直流復射式檢流計)時，應將連接片放在“內接”位置，外接檢流計接在“外接”兩端鈕上。

單臂電橋的測量

先把雙橋比例臂(雙橋倍率旋鈕)扳向“單”位置，電源選擇開關也扳向“單”位置。將被測電阻接入“Rx1”接線柱兩端。估計被測電阻值，選擇“單橋倍率”的適當數值。檢查無誤后，先按下檢流計按鈕開關“G”，再按下電源開關“B”(按鈕開關“B”“G”旋轉90°可鎖住)，調節平滑調節臂的四支旋鈕，使檢流計指針指“零”。此時電橋平衡，被測電阻值等于：單橋倍率讀數乘平滑調節臂讀數(歐姆)。

如無法估計被測電阻值，一般將比例臂放在103檔，比較臂放在1000歐上，按下“B”按鈕，然后輕按“G”按鈕后即松開，如檢流計指針晃向“+”的一邊，說明被測電阻大于1000歐，可把比例臂放在104檔，再次接下“B”、“G”按鈕，如果指針仍在“+”邊，可把比例臂放在105檔。如果開始時指針晃向“-”邊，則說明被測電阻小于1000歐，可把比例臂放在102檔或10檔上。如此，可得Rx的大約數值然后選定倍率，調節四個比較臂讀數盤，使檢流計平衡。

雙臂電橋的測量

先把單橋倍率扳向“雙”位置，電源選擇開關置于“雙”位置。將被測電阻按圖54-4所示聯接。C1C2為電流端，P1P2為電位端，AB之間為被測電阻，測量方法同單橋，電橋平衡時被測電阻值等于：雙橋倍率讀數乘平滑調節臂讀數(歐姆)。

為保證測量精度，使用時比較臂應不小于0.01歐。用作單橋時，最好用上比較臂X1讀數盤。

基本誤差

在保證準確度溫度范圍內，相對濕度小于80%的條件下，其基本量程內允許誤差為：

式中：K為比例系數;R為平滑調節臂讀數示值(歐);a為準確度等級;Δ為電橋基本誤差;ΔR為平滑調節臂最小步進一個示值。

單臂電橋≤0.002歐;

雙管電橋電位接線和內橋臂電流端接線均≤ 0.02歐。

檢驗方法：用AC15/6型光點檢流計、ZX54型精密直流電阻箱(0.01級)、BZ11型過度標準電阻XO.01歐、XO.1歐(0.01級)、YJ一44型直流穩壓電源，采用整體法檢驗，其基本誤差應符合要求。

攜式直流單雙臂電橋的檢驗(示值誤差和絕緣電阻)

示值變差：在保證準確度測量范圍內進行。測量前需來回旋轉開關位置。對同一被測對象，取其中最大的一次變差為該電橋的示值變差，其變差不應超過0.2歐。

內附檢流計

(1)靈敏度檢驗：在規定的供電電壓設基本量程內，測量時先使電橋平衡，使檢流計指針指零。然后改變橋臂電阻a%，檢流計指針偏轉應不小于1小格(a──準確度等級：單橋 0.2，雙橋0.5)。

(2)阻尼時間：斷電后，指針應在不超過4秒的時間內停止。

(3)電流常數：小于5×10-7安/毫米。

(4)機械調零：調整(旋動調零器)檢流計機械調零器，指針應左右移動大于5格。

耐壓試驗

在環境溫度+15℃～25℃，相對濕度不大于80%的條件下，電橋電路與外殼間的絕緣強度，應能耐受頻率為50赫，500伏的正弦交流電壓，歷時1分鐘不擊穿。試驗時，升壓、降壓速率約為100伏/秒。

維護修理一

1.當測量低值電阻時，工作電流較大(達3安左右)，可接入20安/時以上的蓄電池或直流穩壓電源。

2.在測量電感、電路(電機，變壓器等)的直流電阻時，應先按下“B”按鈕，再按“G”按鈕;斷開時，先松開“G”，后松開“B”。

3.使用雙橋時，“B”按鈕應間歇使用，以避免浪費電源。接線柱到被測電阻間連接導線的電阻不得大于0.05歐。

準確度等級

準確度等級：見表54-1。

非基本量程和允許誤差

電橋的非基本量程和允許誤差，見表54-2。

維護與修理二

1.電橋放置時間較長而重新使用時，應將各旋鈕開關轉動數次，以使接觸良好。同時進行電橋絕緣電阻的測試(電橋所有端鈕與外殼間的絕緣電阻不應小于50兆歐)。

2.電橋應存放在10℃-40℃，相對濕度不大于80%的且不含腐蝕氣體的環境中，使用時應輕拿輕放，搬動時應鎖閉內附檢流計(檢流計連接片放在“內接”位置)。較長時間不使用時，應將內附電池取出。

絕緣電阻：用ZC25-3型兆歐表檢驗，電橋所有端鈕與電橋外殼間的絕緣電阻不應小于50兆歐。

該電橋采用密閉箱式結構。平滑調節臂、單雙橋比例臂、檢流計、工作電源和標準電阻均裝于一塊金屬面板上。所有電阻元件均采用優質漆包錳鋼漆包線，以無感式繞于高頻瓷管上，并經過嚴格的人工老化篩選，從而保證阻值穩定可靠。設計時考慮到使用方便。可從電橋面板上的平滑調節臂示值和倍率檔示值直接讀出被測阻值。