携式直流单双臂电桥

携式直流单双臂电桥，是按照现行《中学理科教学仪器配备目录》的要求而设计的(配备目录中的编号为0413)。主要供中等学校物理实验室进行电阻测量使用。其面板如图54—1所示。

主要技术指标

1.测量范围：10-4-106Ω。

保证准确度测量范围：单桥10—104Ω;双桥10-2-102Ω。

2.内附检流计电流常数<5×10-7A/mm。

3.内附电源：直流6V(干电池四节)。

4.体积：280×200×110mm。

原理与结构

用单电桥测中值电阻时，操作方便，准确度较高。但在进行低值电阻测量时，由于连接导线电阻和接触电阻都包含在未知桥臂内，且阻值往往大于被测电阻值，因而会出现很大的误差。为克服这一弊病，常采用双臂电路，如图54—2所示。

测试中，未知电阻采用四端接线法。电流接头C1、C2，电位接头P1、P2均不在未知电阻桥臂中。但使R1=R1′，R2=R2′，那么接线电阻和接触电阻对测量结果影响甚微，完全可以忽略不计。因此即保证了电桥在测试低值电阻时的准确度。经推导可得：

图54-2中，R1=R1′为比较臂;R3为比例臂;R1=RS′为定值。

工作原理

携式直流单双臂电桥电原理图如图54-3所示。图中G为内附检流计，R为平滑调节臂，由四只同步十进开关与四十八个电阻线圈构成。K1为单桥比例臂，由六只总阻值为1000欧姆的电阻焊在开关上。K2为双桥比例臂，由四只标准电阻焊在开关上组成。K为电源切换装置。改变K、K1、K2就能使电桥分别当作单电桥或双电桥使用。

使用方法

1.首先按表54-3选择被测电阻的相对应的参数。

2.选择电源开关。使用单电桥时，开关置于“单”处，此时电源电压为6伏，电路串接限流电阻10欧。使用双电桥时，开关置于“双”处，电源电压为1.5伏，线路串接限流电阻0.5欧。需外接电源时，开关置于“关”处，内附电源即切断。

使用内接检流计时

先将“G”端钮上的连接片放在“外接”位置。调节检流计上方指零旋钮，使指针指零，每次测量之后，应检查指针是否偏离。为提高在高阻值测量中的精度，需外接高灵敏度检流计(如AC15型直流复射式检流计)时，应将连接片放在“内接”位置，外接检流计接在“外接”两端钮上。

单臂电桥的测量

先把双桥比例臂(双桥倍率旋钮)扳向“单”位置，电源选择开关也扳向“单”位置。将被测电阻接入“Rx1”接线柱两端。估计被测电阻值，选择“单桥倍率”的适当数值。检查无误后，先按下检流计按钮开关“G”，再按下电源开关“B”(按钮开关“B”“G”旋转90°可锁住)，调节平滑调节臂的四支旋钮，使检流计指针指“零”。此时电桥平衡，被测电阻值等于：单桥倍率读数乘平滑调节臂读数(欧姆)。

如无法估计被测电阻值，一般将比例臂放在103档，比较臂放在1000欧上，按下“B”按钮，然后轻按“G”按钮后即松开，如检流计指针晃向“+”的一边，说明被测电阻大于1000欧，可把比例臂放在104档，再次接下“B”、“G”按钮，如果指针仍在“+”边，可把比例臂放在105档。如果开始时指针晃向“-”边，则说明被测电阻小于1000欧，可把比例臂放在102档或10档上。如此，可得Rx的大约数值然后选定倍率，调节四个比较臂读数盘，使检流计平衡。

双臂电桥的测量

先把单桥倍率扳向“双”位置，电源选择开关置于“双”位置。将被测电阻按图54-4所示联接。C1C2为电流端，P1P2为电位端，AB之间为被测电阻，测量方法同单桥，电桥平衡时被测电阻值等于：双桥倍率读数乘平滑调节臂读数(欧姆)。

为保证测量精度，使用时比较臂应不小于0.01欧。用作单桥时，最好用上比较臂X1读数盘。

基本误差

在保证准确度温度范围内，相对湿度小于80%的条件下，其基本量程内允许误差为：

式中：K为比例系数;R为平滑调节臂读数示值(欧);a为准确度等级;Δ为电桥基本误差;ΔR为平滑调节臂最小步进一个示值。

单臂电桥≤0.002欧;

双管电桥电位接线和内桥臂电流端接线均≤ 0.02欧。

检验方法：用AC15/6型光点检流计、ZX54型精密直流电阻箱(0.01级)、BZ11型过度标准电阻XO.01欧、XO.1欧(0.01级)、YJ一44型直流稳压电源，采用整体法检验，其基本误差应符合要求。

携式直流单双臂电桥的检验(示值误差和绝缘电阻)

示值变差：在保证准确度测量范围内进行。测量前需来回旋转开关位置。对同一被测对象，取其中最大的一次变差为该电桥的示值变差，其变差不应超过0.2欧。

内附检流计

(1)灵敏度检验：在规定的供电电压设基本量程内，测量时先使电桥平衡，使检流计指针指零。然后改变桥臂电阻a%，检流计指针偏转应不小于1小格(a──准确度等级：单桥 0.2，双桥0.5)。

(2)阻尼时间：断电后，指针应在不超过4秒的时间内停止。

(3)电流常数：小于5×10-7安/毫米。

(4)机械调零：调整(旋动调零器)检流计机械调零器，指针应左右移动大于5格。

耐压试验

在环境温度+15℃～25℃，相对湿度不大于80%的条件下，电桥电路与外壳间的绝缘强度，应能耐受频率为50赫，500伏的正弦交流电压，历时1分钟不击穿。试验时，升压、降压速率约为100伏/秒。

维护修理一

1.当测量低值电阻时，工作电流较大(达3安左右)，可接入20安/时以上的蓄电池或直流稳压电源。

2.在测量电感、电路(电机，变压器等)的直流电阻时，应先按下“B”按钮，再按“G”按钮;断开时，先松开“G”，后松开“B”。

3.使用双桥时，“B”按钮应间歇使用，以避免浪费电源。接线柱到被测电阻间连接导线的电阻不得大于0.05欧。

准确度等级

准确度等级：见表54-1。

非基本量程和允许误差

电桥的非基本量程和允许误差，见表54-2。

维护与修理二

1.电桥放置时间较长而重新使用时，应将各旋钮开关转动数次，以使接触良好。同时进行电桥绝缘电阻的测试(电桥所有端钮与外壳间的绝缘电阻不应小于50兆欧)。

2.电桥应存放在10℃-40℃，相对湿度不大于80%的且不含腐蚀气体的环境中，使用时应轻拿轻放，搬动时应锁闭内附检流计(检流计连接片放在“内接”位置)。较长时间不使用时，应将内附电池取出。

绝缘电阻：用ZC25-3型兆欧表检验，电桥所有端钮与电桥外壳间的绝缘电阻不应小于50兆欧。

该电桥采用密闭箱式结构。平滑调节臂、单双桥比例臂、检流计、工作电源和标准电阻均装于一块金属面板上。所有电阻元件均采用优质漆包锰钢漆包线，以无感式绕于高频瓷管上，并经过严格的人工老化筛选，从而保证阻值稳定可靠。设计时考虑到使用方便。可从电桥面板上的平滑调节臂示值和倍率档示值直接读出被测阻值。