直流单臂电桥采用惠斯登电桥线路。测量在其范围内的电阻极为方便,仪器具有内附指零仪及电源,整个测量机构装在金属外壳内,轻便且便携带,适用于实验室及现场使用。下面为大家详细介绍直流单臂电桥的操作步骤:
1、使用前,先将检流计的锁扣打开,并调节调零器把指针指到零位。
2、估计被测电阻近似电阻值,然后选择适当的比例臂(倍率),使倍率可调电阻的各档能充分利用,以提高精度。
3、接入电阻时,应选择较粗较短的连接导线,并将接头拧紧,尽量提高测量精度。
4、在测量电感电路的电阻(如电机、变压器等)时,应先接通电源按钮,后接通检流计按钮。测量结束后,应先断开检流计按钮,再断开电源按钮,以免线圈的自感电动势损坏检流计。
5、电桥电路接通后,如检流计指针向“+”的方向偏转,应增加比较臂的电阻;反之,如指针向“-”的方向偏转,则应减小比较臂的电阻。反复调节比较臂电阻使指针指向零位为止。读出刻度盘电阻值再乘以倍率,即为所测电阻值。
6、电桥使用完毕后,应立即将检流计的锁扣锁上,以免在搬动过程中,将悬丝震坏。
7、电池电压偏低会影响电桥的灵敏度,所以如发现电池电压偏低时应及时调换。当采用外接电源时,必须注意极性,且勿使电压超过规定值,否则可能烧坏桥臂电阻。
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电桥电路是电磁测量中电路连接的一种基本方式。由于它测量准确,方法巧妙,使用方便,所以得到广泛应用。电桥电路不仅可以使用直流电源,而且可以使用交流电源,故有直流电桥和交流电桥之分。
直流电桥主要用于电阻测量,它有单电桥和双电桥两种。前者常称为惠斯登电桥,用于1~106范围的中值电阻测量;后者常称为开尔文电桥,用于10 -3~1范围的低值电阻测量。
电桥的种类繁多,但直流单电桥是最基本的一种,它是学习其他电桥的基础。
直流单臂电桥又被称为惠斯登电桥,是一种专门用来测量中电阻的精密测量仪器。
结构组成:RX、R2、R3、R4组成电桥的四个臂,其中RX叫作被测臂,R2、R3合在一起叫比例臂,R4叫比较臂。实际中,电阻R2、R3、R4都做成可调的,便于测量时调整和读数。
当接通开关SB后,调节标准电阻R2、R3、 R4,使c点电位等于d点电位时,检流计指针指零。此时,桥上电流等于零,可视为开路,这种状态叫作电桥的平衡。此时有:I1RX=I4R4 I2R2=I3R3
由于电桥平衡时,桥上电流为零,故有I1=I2,I3=I4,代入上式,并将两式相除,可得
注意:提高电桥准确度的条件:标准电阻R2、R3、R4的准确度要高。检流计的灵敏度也要高,以确保电桥真正处于平衡状态。
下图为QJ23型直流单臂电桥是一种电工常用的比较式仪表。
它的比例臂R2/R3由八个标准电阻组成,共分为七挡,由转换开关SA换接。比例臂的读数盘设在面板左上方。比较臂R4由四个可调标准电阻组成,它们分别由面板上的四个读数盘控制,可得到从0~9 999Ω范围内的任意电阻值,最小步进值为1Ω。
这种线路是为数相当多的直流电桥的基础,国内外大批生产这种屯桥,它适合于测量1~1×106Ω范围内的电阻值。仪表的测试精度较高,主要是由已知的比例臂电阻和比较臂电阻的准确度所决定,其次是采用高灵敏度检流计作指零仪。
电桥是常用仪器,它的主要特点是灵敏度和准确度高,分为直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥主要用于测量电阻,根据结构不同,又可分为单臂电桥和双臂电桥两种。交流电桥主要用于测量、电感和阻抗等参数。万用阻抗电桥兼有直流电桥和交流电桥的功能。I×R数字测量仪则是一种高性能的自动阻抗测量电桥。
直流单臂电桥
直流单臂电桥又称惠斯登电桥,是一种精密测量中值电阻(1Ω~1MΩ的直流平衡电桥。通常用来测量各种电机、变压器及电器的直流电阻。常用的有QJ23型携带式直流单臂电桥,图1为它的面板图。
①直流单臂面板图说明
a、比率臂转换开关共分七挡,分别是0.001,0.01,0.1,1,10,100,1000。
b、比较臂转换开关由四组可调电阻串联而成,每组均有九个相同的电阻,分别为九个1Ω,九个10Ω,九个100Ω,九个1000Ω。调节面板上的四个读数盘,可得到0~99990范围内任意一个电阻值(其最小步进值为1Ω)。
c、被测电阻接线端钮。
d、按钮开关。B为开关,G为检流计支路开关。电桥不用时,应将G锁住(顺时针旋转),以免检流计受振损坏。
e、检流计机械调零旋钮。
f、外接电源接线端钮。
g、检流计短路片及内、外接端钮。当使用机内检流计时,短路片应与“外接”端连接。当使用外接检流计时,短路片应与“内接”端连接。外接检流计从“外接”端与公共端接入。
②单臂直流电桥测量步骤
a、将检流计锁扣打开,调节机械调零旋钮,使检流计指针指向零。
b、接上被测电阻Rx,根据It阻值范围选择适当倍率,使最高倍率(×1000))示数不为零为宜。
c、测量时,先按下电源按钮“B”,再按下检流计按钮“G”,
若检流计指针偏向“+”,则应增大比较臂电阻;若指针偏向“-”,则应减小比较臂电阻。调解平衡过程中不能把检流计按钮按死,待调到电桥接近平衡时,才可将检流计按钮锁定进行细调,直至指针调零,电桥达到平衡。
d、根据比率臂和比较臂,按下式计算被测电阻Rx的值:Rx=比率臂比率×比较臂电阻
直流双臂电桥
直流双臂电桥又称凯尔文电桥,是一种适用于测量1Ω以下的小电阻。在工程中,常常要测量金属的电导率、分流器的电阻值、电机或变压器绕组的电阻值等,在用直流单臂电桥测量这些小阻值电阻时,接线电阻和接触电阻会给测量结果带来不可忽视的误差。直流双臂电桥正是为了消除和减小这种误差而设计的。图2为直流双臂电桥QJ103型面板图。
调节比率臂和比较臂转盘使电桥平衡,则:被测电阻Rx=比率臂比率×比较臂电阻
使用直流双臂电桥方法与直流单臂电桥基本相同,但还应注意:
①直流双臂电桥有四个接线端,即Pl,P2,C1,C2,其中P1、P2是电位端钮,C1、C2是电流端钮。被测电阻的电流端钮和电位端钮应与双臂电桥的对应端钮正确连接。当被测电阻没有专门电位端钮和电流端钮时,要设法引出四根线与双臂电桥连接,并用内侧的一对导线接到电桥的电位端钮上,两对接头线不能绞在一起,接线图如图2所示。
②连接导线应尽量短而粗,导线接头要除尽污物,应接触良好,并且要连接牢靠,尽量减少接触电阻,以提高测量精度。
③直流双臂电桥工作电流很大,测量时“B”按钮不要锁定,且使用电池测量时,操作速度要快,以避免耗电过多。测量结束后,应立即切断电源。