电阻的测量(1).ppt

1、DC单臂电桥(惠斯通电桥)介绍，用伏安法测量电阻时，由于所用仪表的内阻的影响，测量中往往会引入方法误差；用欧姆表测量电阻虽然方便，但测量精度不高。当精确测量电阻时，通常使用电桥进行测量。测量方法与电位器相同，属于比较测量方法。电桥不仅可以测量电阻，还可以测量许多与电阻相关的电气量和非电气量(这些非电气量通过一定的手段转换成电气量进行测量)，在自动控制技术中也得到广泛的应用。本实验讨论DC单臂桥。主要用于测量介质电阻(10105)；测量低电阻的DC双臂电桥(1010-5)；高阻(1061012)通过特殊的高阻电桥或脉冲法测量。1.掌握电桥测电阻的原理和方法。2.了解桥梁测量精度所依赖的条件。3.

2、学习使用箱型电桥、实验原理和电阻测量。DC单臂电桥的原理电路如图所示。它由四个电阻Ra、Rb、R0和RX组成，它们被称为电桥的四个“臂”。四边形回路的一条对角线的顶点之间连接有DC工作电源，另一条对角线的顶点之间连接有检流计。这个分支通常被称为“桥梁”。适当调整R0值，使c和d的电位相同，并且没有电流流过检流计。这时，这座桥据说是平衡的。实验原理是，当电桥平衡时，RaIa=RbIb RXIX=R0I0，Ia=IX，Ib=I0可由上述公式得到。为了便于计算，Ra/Rb的比值通常选择为10n (n=0，1让C=Ra/Rb，然后RX=CR0。当电桥平衡时，RX可以从Ra、Rb(或c)和R0的已知值计

3、算出来。人们通常称Ra和Rb为比例臂，c是比例臂的比值。R0被称为比较臂；RX被称为被测臂。实验原理、测量精度的提高多重C的选择和测量精度当电桥从非平衡状态达到平衡状态时，需要调整比较臂的电阻R0。显然，R0的位数调整得越多，电桥的平衡调整得越好，测量误差就越小。因此，在测量时，应适当选择放大倍数c，以便尽可能多地调整R0的有效位数。例如，在本实验中，R0是一个四按钮电阻箱，调整范围为19999，最小调整量为1；待测电阻RX约为1200。RX=CR0表示只有当选择了C=1时，R0的所有四个旋钮都被使用，因此电桥的平衡精确到四个有效数字。如果用内插法来准确判断平衡，可以得到五个有效数字。(如果在

4、本例中选择了C=0.1，电桥可以用这个电阻箱平衡吗？如果选择C=10，R0能得到多少有效数字？可以看出，正确选择放大倍数c可以提高测量精度。实验原理、测量精度的提高电桥的灵敏度和测量精度本实验中使用的AC5/指针检流计的电流常数约为10-6A/格。当通过它的电流小于10-7A时，指针的偏转小于0.1格，这对于我们来说是难以检测的。我们仍然认为桥梁处于平衡状态，这给测量带来了误差。在这方面，我们引入了电桥灵敏度的概念，它被定义为：or、其中R0是电桥平衡时的电阻；R0是电桥平衡后R0的微小变化；n是由电桥不平衡引起的检流计偏转的网格数。根据实验原理，如果忽略电源的内阻，其表达式为：其中k和Rg分

5、别为电流计的电流常数和内阻。从该公式可以看出，适当地增加电源电压E，选择具有适当小的电流常数K和内阻Rg的灵敏检流计，适当地减小桥臂的电阻(Ra Rb R0 RX)，并且尽可能地将桥臂配置在均压状态(即，四个臂的电压相等)，使得上述公式中的(2)的值可以最小化，这可以提高灵敏度参见图9.1，如果电桥平衡时比较臂为零，并且在Ra和Rb(或RX和R0)位置切换后，如果电桥再次平衡比较臂，则待测电阻RX为：公式中的乘方c消失，其误差自然消除。为了消除桥电路中热电势的影响，RX可以在电源的正向和反向测量一次，然后取平均值。仪表、AC5/型指针电流计、四个比例臂电阻(10，100，100，1000)、电

6、阻箱、两个电池、两个待测电阻、两个电键、滑动变阻器、一个微安表(数量限制为200安，内阻约为700)，以及QJ24型箱式DC电桥。1.用一个自组织的单桥测量未知电阻R1和R2，并测量桥的灵敏度S1和S2。根据R1(即RX) (R1约为1.2K，R2约为50)的粗略已知值，应该正确选择放大率C，即Ra和Rb。当测量结束并计算出接收不确定度时，不仅要考虑桥臂误差C和0，还要考虑桥平衡的判断误差。由于人眼只能通过0.1格分辨出检流计的偏转，所以判断误差应为0.1/秒，所以接收测量的总相对不确定度为：对于R1，可以用换臂法再次测量，并与两次测量的R1值进行比较。平均消除放大误差。2.用QJ24电桥测量

7、R1和R2，并与自组装电桥的测量结果进行比较，看它们是否在误差范围内一致。3.用数字万用表的电阻档测量电阻。注意事项：1 .只有在正确检查连接电路，选择放大倍率C和比较臂R0的值，保护电阻R处于保护状态(K1断开)后，才能尝试连接实验电源。如果通电时电流计指针偏离撞针或根本不动，应立即关闭电源以检查原因。2.改变电阻时，一定要重新选择Ra、Rb和R0，使电桥提前接近平衡，断开K1，使R处于保护状态。要更换电路，必须先断开电源。注意事项，3。当调整电桥平衡时，连接检流计支路查看偏转，适当调整R0，然后连接检流计支路查看偏转。通电时不要使电流计降低R0，以免损坏电流计或胡乱调整。调整R0时，要根据

8、检流计的偏转大小和方向，有目的地从高位置向低位置靠近和调整，不能盲目调整。1.用电桥测量电阻时，正确选择倍率的目的是什么？实验中如何判断C的选择是否恰当？2.影响接收测量精度的因素是什么？3.不稳定的电源电压会影响测量精度吗？为什么过低的电源电压会影响测量精度？4.如果桥臂电路中有电线，电流计偏转是大还是小？如果检流计支路或电源支路阻塞，检流计偏转是大还是小？如果C和R0预设不正确，检流计偏转会大还是小？1: AC5型指针电流计简介附后。AC5/DC指针电流计是一种磁电安培计，它的电流线圈挂在两根弹性细线之间，灵敏度很高(指针偏转一个小网格，只需要通过一个量级的电流)。AC5/型指针电流计自上而下的外观如图9.4所示。其中，a是零按钮，b是小拨动按钮，c是短路按钮，d是电流表按钮。当振镜不使用时，将小拨动按钮B转到左边的红点，使振镜短路，保护振镜的安全。简介1:附有AC5/指针电流计。使用时，将小拨动按钮B转到右