jjg 487-1987 三次平衡双电桥检定规程.pdf

.奋.令:三次平衡双电桥检定规程 V e z i f i c a t i o n R e g u l a t i o n o f T h eT k r e e S t e p s B a la n c e D o u b l e B r i d g ed J G A 8 7 - 8 7带。会今。令.气 今 。 令 . 如O令 . 令 。 如 . 矿 本检定规程经国家计量局于1 9 8 7 年3 月9 日 批准 ，并自1 9 8 8 年1 月夕日 起施行。归口单位: 中国测试技术研究院起草单位: 中国测试技术研究院本规程技术条文由起草单位负责解释。目录一概述“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( )二技术要求 ” 一( 3 )三检定条件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 4 )四检定项目 。 。 ( 5 )五检定方法 ( 5 )六 检定结果的处理和 检定周期， ， 一， ， ， 。 ( 1 5 )标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 J G 4 8 7 - 8 7共1 6 页第 1 页三次平衡双电桥检定规程本规程括用子新生产、使用 中和修理后的三次平衡双电桥的检定本规程不适用于普通双电桥的检定. 一概述 兰次平衡双电桥是用于精密比较1 0 - g - r 1 0 范围内同 标称仿标准电阻的仪器.通过电桥的呈次平衡调节，可以有效地消除标准电阻的电位引线电阻、作接导线电阻和端钮接触处的过渡电阻等对测量小电阻的影响，迭到高精度标准电阻的比较.三次平衡双电桥的原理线路如图 1 所示. 三次平衡双电桥比较标准电阻的过程如下。 在所有情况下，桥蹄参数的选择都应满足下列条件，几一介 巴 口括 = 刃-了尺一R 一一 口一DR一R 一一凡一RB 将被检标准电限用替代法轮流地接列被检臂R 二 中， 按下列步骤进行电桥的平衡* : 第 一次 平 衡 :闭 合K , , 断 开K Z ， 接 通 s , 调节R n R e ) 使电桥平衡. 第二次平衡:闭合K : 和K ，调节r e 或r 。 使电 桥平衡. 第三次平衡:断开K ， 和K Z ,调节r 。 或r ,1 使电桥平衡， 重复一、二、三次平衡步骤，直至完全三次平衡为止，得到如下等式:，尺，。八 ， = 一含 二 、入 ， 尺a( 1 )冰 电侨T . i 系指电 流丁 反向 时 ，检 流计处在同 一标尺 位j! 7 , 即 潇霄 位注 ，下 同。共1 6 页第2 页J J G 4 8 7 - - 8 7R /; 。.火 B 一 ， R 图1 三次平衡双电 桥原理线路图 双 ，( R 。 )- 外 ( 内 )比 较臂电阻 ， R s( R ， )外 ( 内 )比 例臂电阻 ， r Q Ro )外 ( 内 比较臂 辅助平衡 电阻 ， r a ( r e ) 外 ( 内)比 例臂辅 助平衡电阻 . R二 ，R T被检臂和 辅助臂电 阻 . K 1 , K : 一 一内、 外跨线短 路开关， K、 一 一电源电流换向开关， G- 一 一检流计: R 电源电 路内调节电 阻， B , A直流 电源和电 流表 式 ( 1 )是兰次平衡双电桥测量标 准电阻的基本计算公式，它具有与单电桥测量电阻完全一样的形式。 同标称值标准电阻的高精度比较， 一般不采用电桥直接法测量电阻 而 是 采 用 能 够 消 除 电 桥 系 统 误 差 的 替 代 法 ， 这 样 被 检 电 阻 R y , 的实际值按下 式计算。标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载J 7 G 4 8 7 - - 8 7共1 6 页 第3 负 R s t 。 二 R , _ + A 二 一 01 N ) R e a ( 2 )式 中 R x t . R x ， 一 被 检 的 和 标 准 的 标 准 电 阻在温度 分 别 为t : 和 t Z 时的电阻实际值， A s . A w 被检的和标准的标准电阻分别在电桥平衡时， R ， 臂上的相对读数， 双 ， ， 一双 ， 臂电阻的标称值.二技 术 要 求1 外观及标志1 , 1三次平衡双电桥的铭牌或外壳上应标明:1 , 1 。 1 产品 名称、型号和出 厂编 号，1 , 1 , 2制造单位或商标，1 , 1 , 3有效量程和等级指数，1 , 1 , 4标准温度和标称使用温度范围，1 , 1 , 5试验电压;1 , 1 . 6使用位置 ( 无位置符号表示该电 桥可在任意位置使用) .1 , 2三次平衡双电桥面 板上的开关和接线柱端钮应标明功能和符号暇 ，等级指数标准条件标称使用 条件及 允许 变趁 *一 科学 温 度 I P P m， _ 、 _ _ _ ! 一1 标 己 法1 ， 0. 0 0 00 6 0. 6 5X1 0 一 ，i.L I 士o. o z0 . 0 0 0 1 1 1 X 1 0 一2 0 士u . 5o . o o 0 2 2 x 0 - 6 2 o 士相对湿度 ( 肠温度( 9 C )允许变差相对湿度 ( 肠)允许变差a o s o I z o 士 。 . 0 5 1 i o o 肠 ! 2 5 7 5 一E O 肠4 0 6 0 vz r, 士 t1 0 0 j o I 2 5 7 b G Z ; 肠4 0 8 0 2 0 士 2t 0 0 q 6 I 2 5 7 5 I 2 0 oJ n*尤许变差以等级指毅的百分数表示.三次平衡双电桥的等级指数、标准温度和相对湿度范围，标共1 6 页第4贾.T .T G i 8 7 一宫 r称使用温度和相对湿度范围应符合友1 的规定. 3 三次平衡双电桥在标称 使温度和相对湿度 范围内由标准条川到标称使用条件引起的允许变差不应超过表 1 的规定. 4 三次平衡双电桥在标准条件下，比较臂和 比例臂电阻的实际值相对偏差不应超过。 , O 1 %或比较臂与比例臂电阻的实际比值不应超过 0 , 0 2 %. ， 三次平 衡双电 桥 ( 用替代法测量时)外比较臂测 量盘的线 性极限误差即最大算 线性误差与最小算术值线性误差之差不应超过相应等级指数. G 三次平衡双电桥各调节盘电阻的调节范围应满足表2的规定:衰 2( d l )等级指数 肠Rn ( Ro)r , ( r o )r a ( r d )0. 0 0 0 0 5o . o o o 0. 0 0 0 2x1 0 一X) 0 一 6X I D 一 a X1 0一 sx t o一 3 X 1 0 5X t 0 一 ! X 1 D一 3X 1 0一 1 . . x 7 0 - ax t o 一 i X 1 0一 3 7 三次平衡双电桥各埔助平衡调节盘的 电阻应保证以最小步进值连续可调. 8 在标称使用条件下，三次平衡双电桥的线路和与线路无电气连接的T 意导电部件之间的绝缘电阻不应小于1 0 0 MSZ , 9 二次平衡双电桥的线路与外壳或与线路无电气连接的任意导; 匕 部汁之间应能承受频率为4 5 - x 6 5 H z 的实际正弦交流电压5 0 0 V士1 C 具有控温装置的三次平衡双电桥，试验电压为1 5 0 0 V ) ，历时1 m i r . 的耐压试验，应无击穿或无飞弧现象。 三检 定 亲 件1 G 检定三次平衡双电 桥基本误差时，标准温度和相 对湿度应符标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载a a c a s 7 - 8 共卜页第5合表 1 的规定.对具有自动控温装Y f t . 的三次平衡双电桥，制应符合生产厂的规定. 1 1 三次平衡双电桥绝缘电 . 阻的测量和电压的试验，规定的标称使用温度和相对湿度范围内进行.1-L 温度的控应在表 1 所 1 2 检定三次平衡双电桥基本误差的总不确定.lK不应超过社检电桥相应等级指数的1 / 3 , 1 2 , 1检定装置中，标定测量盘电阴所用的标准电阻引起的议差不应超过被检电桥相应等级指数的1 ; 1 0 , 1 2 , 2检定装置中，测量仪器引起的误差不应超过被检电桥相应等级指数的1 / 1 0 , 1 2 . 3检定装置中，检流计灵敏度不够引起 的误差不应超过被检电桥相应等级指数的1 / 1 0 , 1 2 , 4检定装置中，其它原因 ( 包括开关的热电势变差、接触电阻变差、绝缘不良引起的漏电、静电感应和环境条件等)引起的误差不应超过被检电桥相应等级荞数的1 j 1 0 , l 3 测量比较臂和比例臂电阻的实际 值或比值的不确定度应小于 1 x1 0 - 6 , 1 4 测量绝缘电阻的仪器，钡 组 量误差应小于3 0 %, 1 5 电压试验所用的高压试验台应有足够的输出容 量 ( 应大于0 . 2 5 k V A )和电压连续可调.四检 定 项 目1 6 三次平衡双电桥的检定项目，应按表3 的规定进行。五检 定 方 法 z 外观检查 检查三次平衡双电桥铭牌或外壳上的标志应符合技= ,;, . 求。 对新生产的三次平衡双电侨，要求完好无损.对使川， ， 的或修理后 的 三次 平 衡 双电侨 ， 如发 现有 严 重 影响 电 桥的 计-,.r 性能 的欠 政 时:应在仁复后再进行检定。共16页第6 页J J C4 8 7 一台 7衰3修 理 后周期检定+十一十电 压 试 验钡 甘 凰盘线性误差比较臂和比例臂电阴+一十 辅 助 调 节 盘 连 续 性 一1翰l+1+ 注:. + ”表示应 检定， “ 一 ”表示 不检 定. 1 8 线路检查 用万用表的欧姆档检查三次平衡双电桥线路，如发现有不正常时，应查明原因，修复后再进行检定。 1 9 绝缘电阻的测量 用高阻计或绝缘电阻测量仪进行测量，如发现绝缘电阻不能满足要求时，应查明原因，修复后再进行检定。 2 0 电压的试验 在高压试验台上进行，试验电压以 1 00v /s的速度平稳地上升至所规定的试验电压，历时l m in的耐压试验，无击穿或无飞弧现象为合格，否则为不合格.然后将电压平稳地降到零. ， 21 比 较臂和比例臂电阻实际值的测量- 用电桥法或电位差计补偿法进行同标称位电阻的测量或用被检三次平 衡双电 桥的被检臂电阻与捕助臂电阻 交换位置进行比较臂与比例臂电阻比值的测量。 2 2 捕助调节盘电阻连续性的检查 选两只1 。标准电阻，一个接在被检端，另一个接在辅助臂，选择合适的检流计灵敏度逐个检查辅助平衡调节盘电阻的连续性。. 23测量盘线性度误差的检定 根据三次平衡双电桥测量盘的结构特点和等级指数，按表4的规定选择险定方法.标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载J J G4 8 7 一 8 7共16页第7 贡衰 4等级指数 ( 肠)检定方法Q . 0 0 0 0 5按元件检定法0. O U 0 1按元件检定法或十进盘替代涅_ “ 0 0 “2:J 十 进 盘 割 七 法 或 绝 体 雄 碑些 _ 23. 1按元件检定法 三次平衡双电桥的测量盘是采用十进分路式微调盘结构.电阻元件多数是由非十进电阻值组成，每个元件设有电位端，可以按元件测址激调盘的分路电阻，通过并联电阻公式计算，求出每盘步进电阻值图 2 用电流比较仪电位差计侧量分路 电阻原理线路图 R 分流电阻.R * 标准电阻， K 换接开关; G 一 检流计， r 。 、r : 、r : 。 - - 分路电阻， 尺 。 1 、R 。 : 、.主分路电阻共1 6 页第8 页.r J C a g r - s r及其误差.这种方 法测 量精度高， 适用于0 , 0 0 0 0 5 , 0 , 0 0 0 1 级三次平衡双电桥测量盘的检定. 2 3 , 1 0 1用 直流电流比较仪 式电 位差计 ( 简称电流比较仪电位差计)进行三次一平衡双电桥 . ,盘分路电阻的按元件检定。 原理线路如图2 所示. 电流比较仪电位差计法测量非十进电阻具有准确度高、 测量迅速、使用方便等特点，非常适合于微调盘分路电阻的测量. 测量过程: ( 1 )按图2 接好线路，根据被测电阻选择与 其相近的标准电阻R N 和相应的标准电阻等级指数。 气2 ) 用x 0 , 1 量 程 ， 按 标 准 电 阻 K 、 的 实 际 U 、 放 ii 电 流 比 较 仪 电位差计的测 量盘示值，将换接开关置向标准，调节 分流电阻R s ,使其电流比较仪电位差计平衡. ( 3 )将换接开关K置向被测，分别测量微 J 盘的分路电阻，电流比较仪电位差计上的平衡示值G G 为被测分路电阻的实际值。 ( 4 )根据测得的分路电阻实际位，按井取电阻计算公式计算等效电阻值、步进电阻值和步进位的误左. 2 3 , 1 , 2用万能比例臂电桥边行测 虽盘分路电阻的 按元件检定。 原理线路如图3 所示. 用万能比例臂电桥测量分路电阻必须按四端电阻接法进行测量，也可以将十个分路电阻元件串接在万能比例嘴电桥的被侧端，分别测出每个电阻 元件电 位端在万能比例臂电桥上的两 个平 衡读数， 记作R ， 和R Y ，标准电阻R *电位端上的两 个平衡议数，记作R 。 和I t , ,按下式进行被测电阻值的计算:。R， 一R。 。式 ， = 一竺一一=拼 -K N 双;一代，( 3 )式中， R R 二 分别为被测电阻 和标准电阻的实际值. 2 3 , 2十进盘替代法 如 果测量盘分路电阻 不设有电位端时，按元件检定法已 不适用，必须采用十进盘替代法进行检定.标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载J J G 4 8 7 -8 7共1 乙 乡 几第 9 页 . . 口 . . . . . . . . . ， 种 . . 种 . . . . . ，图3 币万能比例臂电桥测量分路电阻的原即线路图 R -被测电 阻. R N 标准电阻 ; B 电 源，K电源电流 换向开关。 G 检流计 2 3 , 2 , 1十进盘替代法原理 基本原理是用后一盘的十个步进值电阻同前一盘的每一个步进值电阴在电桥装 上作替代比较，最后一个十进盘的每一个步进值电阻由检流计的偏格来确定.只需对其中一个十进盘的电阻值进行电阻标定，整个十 进盘电阻步进 i 的实际电阻值就可以通过计算得到. 2 3 , 2 , 2十进盘替代法检定线路 用 Q J - 2 5 型直读比例臂微调电阻箱当作 被测电阻，进行三次平衡双电 桥测 量盘线性度误差的检定其原理线路如图4 所示。共i b 页第1 0 页J J G 4 8 7 一色 7图4 三次 平衡双电 桥测量盘线性度误差的检定原理线路图 R - Q J 2 5 型直读比例臂微调电阻箱 ( 简称 Q J 2 5 ) j R 标定用标准电 阻， K ,换接开关 2 3 , 2 , 3测量过程 ( 1 )测量盘线性度的检定步骤 ( a )选择R 二 和ft ， 的标称电阻值为1 0 0 S ，按 图4 接好线路，R ， 和Q J 2 5 全部示值置零，K 置 1 ,闭合K , , ( b )闭合K s ，调节r 。 或r 。 使电桥平衡。 ( c )断开K Z ，调节Q J 2 5使电桥平衡。 ( d )重复b )和c )步骤，直至完全平衡为止. ( e )将R ， 第一盘置于1 ，末盘置于5 ，其余盘置于零，Q J 2 5与?Z a 第一盘对应盘置于1 ，其余盘不动， 调节R A 末盘使电 桥平衡，!C : 录f t , 卡盘的示值为a . . ( f ) Q J 2 5 保持不变，R A 第一盘示值退回到 零，第二盘示值标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载a r C 4 8 7 -8 7共i f 负第， t 页. 口 . 曰 . . 曰 . . . 曰 . . . . . . . . . 一 每. 娜. .口口 .一一k 一一由零进到1 0 ,调节R , 末盘使电 桥平衡。记录R ， 末盘的示值为叮. 步骤 ( e )和 ( f )实现了R ， 第一盘第l 个步进电阻值州 与第二盘 十 个 步 进 电 阻 值 习R ; 的 比 较 ， 其 差 值a ; 为 : ; 二 R ; 一 习R ; = b ; 一 a t 或R= 名R a + a , C g )将R , 第一盘进到2 ，第二盘退回到零，Q J 2 5 与R ， 第一盘对应盘也进到2 ,其余盘不动， 调节R ， 末盘使电析平衡，记录R 末盘的示值为a L2 。 ( h ) Q J 2 5 保持不变， R , 第一盘示值退回到1 ，第二盘示值由零进到1 0 ，调节R ， 末盘， 使电桥平衡， 记录R A 末盘的示值为叼。 步骤( 8 ) 和( h ) 实现了R ， 第一盘第2 个步进电阻值R 2 与第二盘十个 步 进 电 阻 值 习R ， 的 比 较 ， 其 差 值 e 2 为 :n ; 二 R z 习 R H 二 b , _ 或x 2 二 习R + e i依此类同，可得到.式中d ; 二 R ; 一 习R o _ b J 一 Ct ir或 川二 公R fl + d j ( 4 ) 1 j第一盘第亡 个步进电阻值与第二盘十个步进电阻值的差 值，R ; 第一盘第! 个步进电阻值，习R ; 第 二 盘 十 个 步 进 电 阻 值 .同理，对干其他盘有。A - R - 一 习R ; “ 二 b ; 一 川或Rs _ 习 .i + 4 ; ( 5 )共i G 页第1 2 页J I C4 8 7 - 8 7式中 川 第， 盘第i 个步进电阻值与第j + 1 盘十个步进电阻值 的差值， R ; 第i 盘第i 个步进电阻值，习R . ,- -, 9 + . 盘 十 个 步 进 电 阻 值 . ( i ) R ， 的最后一盘可柔用检流计偏格法进行检定，即变仆R A最后一盘的全部示值，使其检流计偏转 1 0 0格，记录每一步进电阻值变化时检流计的偏转格数a s ，末盘每一步进电阻值R ; 为: ui R ;R ; - 1 0 0 u ,( 6 )式中 R ; 末盘第i 个步进电阻值， 习 R i 末 盘 十 个 步 进 电 阻 值 .( 2 ) 测量盘电阻的标定公式假 定 习g n 为 已 知 ， 各 测 量 ; ;#h 电 阻 的 累 加 值 分 别 为 。 冲 n习R ; 习R ， 习e ; 1 i( 7加二 叔in_ t R n10 L r 一 ) 0 (8)r. R m =一 上_叮i o o， 一 to 11 ) 一 责 IA 。 t / m“( 9 )t R N 二 _ _ R i;1000 一 n 9 =v ) 一 谕in mlOQ 2 二夕0 1 0钾* 全 。( 1 0 )标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载J ,i C Y 或 g 一g 7共1 G 页第I 3 页如果第五盘为末盘，则有全 R : 二分 。 ，1 0 0一 ! ; 1 ( R1000 , : 一 to d u.U)一 1 L r a m 10 0 命 10 e ; 1 1 ) 、 也 可 以 假 定 其 它 一 个 测 量 盘 十 个 步 进 电 阻 值 为已 知 ， 则 有 另 外 一些公式表示，而计算结果应该是一致的. ( 3 1 测量盘电阻的标定方法 测量盘线性度检定完成后，应该对测量盘电阻进行标定，即对假 l O定2R ;， 的 已 知 电 阻 进 行 求 值 . j 标定方法是用已知的标准电阻作为标定电阻串联在被测 电阻R x上，用图4 线路进行接线和测量. R 二 的增量必定是R ， 的增量，由此标定出测量盘第二盘十个今进电阻值. ( a ) 标定电阻的选择原则 对测量盘第二盘十个步进电阳值z 行标定 r,_ r . , , ,择与它相对应的变化阻值，如R ， 第二盘步进电阻值为 “1 0 - S ， 则应选择标定电阻R N为0 , 1 的0 , 0 1 级标准电阻。 为在电桥平衡时能对应第二盘十个步进电阻值的变化，还应选择尺 ， 的实际电阻值为大于标称值的标准电阻。 ( b ) 测量步骤 i 当测量盘线性度检定完成后，将R ， 和Q J 2 5的全部示值置于零，其中R ， 末盘置于5 ,调节Q J 2 5 使电桥平衡。 i i 闭合K Z ,调节r 。 使电桥平衡. i i i 断开K E ，调节 R ， 末盘 重新使电桥平 衡，记录电桥R 末盘的平衡示值为A , i v K , 置于2 , R ， 的第二盘进到1 0 ,其余盘的示值不变，重复步骤i i 和i i i ,记录电 桥R ， 末盘的 平衡示值为气共1 6 页第1 4 页J J G 4 8 7 一 8 7v按 下 式 计 算 名R ; 的 电 阻 实 际 值 。名R= R r + A 一 B( 1 2 ) 2 3 , 3核休检定法 用电流比 较仪电 桥准确度高、稳定性好的特点，直接检定测盘盘的线性度误差，其原理线路如图5 所示。图5 电流 比较仪电桥检定测量盘线性度误差的原理线路图双 - 一 外比 较臂测量 盘电 阻;I a 外比较 臂辅助平 衡调节 盘电 阻， R N 二等 标准电阻 ，G检流 计 测量步骤: ( ) 选取R ， 和R , 标称值为1 0 0 d 3 的电阻，按图5 接好线路. ( b )测量R , + r 。 的起始 电阻;将R ，