直流电桥测电阻

1、.实验十直流电桥测电阻电桥是一种用电位比较法进行测量的仪器，被广泛用来精确测量许多电学量和非电学量，在自动控制测量中也是常用的仪器之一。按照用途电桥可分为平衡电桥和不平衡电桥；按照使用的电源又可分为直流电桥和交流电桥。直流电桥是用来测量电阻或与电阻有关的物理量的仪器，待测电阻在 1 1000K时，可用单臂（惠斯登）电桥；若测量 1以下的低电阻时，则必须使用双臂（凯尔文）电桥。交流电桥（万能电桥）主要用来测量电容、电感等物理量。实验目的 1、 掌握用电桥测量电阻的原理和方法。2、 学会使用单臂及箱式惠斯登电桥测量电阻。实验原理 1、 单臂电桥原理惠斯登电桥（单臂电桥）是最常用的直流电桥，其电路原

2、理图如图10 1 所示。IB1R1RsI gGAC1.5K K2R2RxI2DEK 1图 10 1 单电桥原理简图图中 R1 、 R2 和 Rs 是已知阻值的标准电阻，它们和被测电阻Rx 连成一个四边形，每一条边称作电桥的一个臂。对角 A 和 C 之间接电源 E；对角 B 和 D 之间接有电流计 G 和电键K ，电键上有 1.5 k 保护电阻，它像桥一样。若调节Rs 使桥两端的 B 点和 D 点电位相等，电流计中电流为零，电桥达到平衡，这时可得I1 R1I2R2（ 10 1）I1 RsI 2 Rx（ 102）两式相除可得;.R2RxRs（ 103）R1只要电流计足够灵敏，等式（10 3 ）就能

3、成立，被测电阻Rx 可以从 R1 、 R2 和 Rs 三个已知的标准电阻求得。这一过程相当于把Rx 和标准电阻相比较，因而测量的准确度较高。图 10 2QJ23 型直流电桥线路图本实验中采用QJ23 型便携式单臂电桥，它的实际电路图见图10 2，面板结构如图10 3 所示。电桥各部件的作用及特点说明如下：（ 1）比率臂 K相当于图 10 1 中的 R2 和 R1，由 8个精密电阻组成，其总阻值为1K，度盘示值 K= R2，即比率，分为从 0.001 到 1000 共七档。图10 2 中各电阻均以为R1单位。（ 2）测量臂 Rs 由四个十进位电阻盘组成，最大阻值为9999，调节 K 和 Rs 使

4、电桥平衡时，被测电阻值为Rx k Rs（ 10 4）;.（ 3）端钮 X1 和 X2 接被测电阻， B+和 B- 、 G+和 G- 分别为外接电源、外接检流计用的接线端钮。（ 4）检流计 G，其灵敏度约 3× 10-6 A/div ，内阻近百欧姆，用以指示电桥平衡与否。检流计上有调零旋纽，测量前应预先调好检流计零位。实验中， 我们把引起仪表示值可觉察变化的被测量的最小变化值叫灵敏阀（或叫分辨率） ，这里取 0.2 分格所对应的电流值作为检流计的灵敏阀。（ 5）电源及检流计开关， B 是电源按钮开关，实验中不要将此开关按下锁住，以避免电流热效应引起的阻值变化， 而影响仪器测量精度， 并

5、且还可以防止电池很快耗尽。 检流计按钮开关G 一般只能跃按，以避免非瞬时过载而引起的损坏。另有一种QJ24 型电桥，它多了一个G1 开关，它的作用是测量中先按下G1 粗调，这时有分流电阻与检流计并联，粗调平衡后再按开关G细调平衡。增设开关G1 是因为 QJ24 型的准确度等级更高、检流计更灵敏的缘故。用电桥测电阻前，通常应先知道（或用万用表粗测）被测电阻的大约值，然后预设比率盘和测量盘于相应的大约值，再细调K 和 Rs 之值求出测量值。B1000100内接G外接101R2B G图 10 3 QJ23 型直流电阻电桥面板图2、单臂电桥测电阻的误差平衡电桥法测电阻的误差，主要来自两方面：（ 1）电

6、桥灵敏度（Sb ）带来的误差电桥是否已经平衡， 依赖于判断检流计是否指零。 因而检流计的灵敏度大小直接影响了判断性。换言之，判断检流计是否指零所产生的误差决定了电桥的灵敏度。电桥平衡时，改变单位电阻检流计的偏转格数称作电桥灵敏度。Sb(10 5)RSb 越大，表示电桥越灵敏，判断就越准确。适当提高工作电源电压和选用低电阻的检;.流计将有利于提高电桥的灵敏度。通常假定仪表标尺的2分度为难以分辨的界限，于是由10电桥灵敏度带来的误差为1Rb 0.2 。（ 2） 桥臂电阻带来的误差SbR2RS ，可导出求算 RX 的相对误差为由于 RXR1RxR1)2(R2)2Rs)2（ 10 6）Rx(R2(R1

7、Rs若保持 R1 和 R2 比值为1，把 Rs 与 RX 二个桥臂位置交换，再调节Rs 使电桥平衡。分别测出交换前、后电桥平衡时比较臂Rs 的示值 Rs1及 Rs2 ,可得到R xR s1 ? R s2（10 7）这样就消除了由R1 、 R2 本身的误差而带来的系统误差。由式（10 7）求出 Rx 的相对误差为Rx 1Rs1)2(Rs2)2Rs（10 8）R2(Rs2RRs1sxRxRxRs（10 9）RsRs1Rs2（ 10 10）Rs12它只与电阻箱RS 的仪器误差有关。对0.1 级的电阻箱，Rs0.1% Rs0.002m ， m为所使用的电阻箱的转盘数。结论：（1）总误差等于检流计不灵敏

8、误差与桥臂误差之和。即R( Rb )2( Rx )2（ 10 11）（ 2） 测量中将某些条件相互交换，使产生的系统误差方向相反，从而抵消测量中的部分系统误差，称作交换法，它是处理系统误差的基本方法之一。 实验仪器 电阻箱、 AC5 型直流检流计、稳压电源、待测电阻、滑线变阻器、QJ23 型直流电阻电桥实验内容 1、 自搭电桥测电阻;.用电阻箱自搭电桥，按图 10 1 原理图接线。 在开关 K 上并联一高值电阻R（ 1.5K）,以保护检流计。在测试前要考虑以下问题：(1) 接好线路，拟好实验步骤，经教师检查后方可通电作实验。须特别注意实验中勿超过电阻箱的额定电流。(2) 调节电桥，使它工作在最

9、灵敏状态。取 R2 =1,测量待测电阻 Rx ，并以交换法消除装置不对称引起的系统误差。R12、 箱式电桥测电阻应用 QJ23 型直流电阻电桥测量待测电阻值，其原理图如图10 2 所示。 数据处理 1、自搭电桥，用交换法测出待测电阻值。m序号Rx 标称值（）RS1（）RS 2 （）SbR(电阻箱的转盘数 )123最佳估计值估算：R xR s1 ? R s 2不确定度计算：Rs1Rs1 Rs22RxRs0.1% 0.002 mRxRsRs求出：R( Rb )2( Rx )20.2)2xRs2(R)SbRs结果表示为：RxRxRx 。2、箱式电桥QJ23 测 Rx 的电阻值。序号标称值 Rx （）实际测值 Rx仪器级别 A比率 K（）123不确定度计算：Rx A%Rm( Rm 为该比率下电桥的量程 )结果表示为：RxRxRx 。;.思考题1、 电桥测电阻的原理是什么？电桥平衡的条件是