攜式直流單雙臂電橋

攜式直流單雙臂電橋，是按照現(xiàn)行《中學(xué)理科教學(xué)儀器配備目錄》的要求而設(shè)計(jì)的(配備目錄中的編號(hào)為0413)。主要供中等學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行電阻測(cè)量使用。其面板如圖54—1所示。

主要技術(shù)指標(biāo)

1.測(cè)量范圍：10-4-106Ω。

保證準(zhǔn)確度測(cè)量范圍：單橋10—104Ω;雙橋10-2-102Ω。

2.內(nèi)附檢流計(jì)電流常數(shù)5×10-7A/mm。

3.內(nèi)附電源：直流6V(干電池四節(jié))。

4.體積：280×200×110mm。

原理與結(jié)構(gòu)

用單電橋測(cè)中值電阻時(shí)，操作方便，準(zhǔn)確度較高。但在進(jìn)行低值電阻測(cè)量時(shí)，由于連接導(dǎo)線電阻和接觸電阻都包含在未知橋臂內(nèi)，且阻值往往大于被測(cè)電阻值，因而會(huì)出現(xiàn)很大的誤差。為克服這一弊病，常采用雙臂電路，如圖54—2所示。

測(cè)試中，未知電阻采用四端接線法。電流接頭C1、C2，電位接頭P1、P2均不在未知電阻橋臂中。但使R1=R1′，R2=R2′，那么接線電阻和接觸電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果影響甚微，完全可以忽略不計(jì)。因此即保證了電橋在測(cè)試低值電阻時(shí)的準(zhǔn)確度。經(jīng)推導(dǎo)可得：

圖54-2中，R1=R1′為比較臂;R3為比例臂;R1=RS′為定值。

工作原理

攜式直流單雙臂電橋電原理圖如圖54-3所示。圖中G為內(nèi)附檢流計(jì)，R為平滑調(diào)節(jié)臂，由四只同步十進(jìn)開關(guān)與四十八個(gè)電阻線圈構(gòu)成。K1為單橋比例臂，由六只總阻值為1000歐姆的電阻焊在開關(guān)上。K2為雙橋比例臂，由四只標(biāo)準(zhǔn)電阻焊在開關(guān)上組成。K為電源切換裝置。改變K、K1、K2就能使電橋分別當(dāng)作單電橋或雙電橋使用。

使用方法

1.首先按表54-3選擇被測(cè)電阻的相對(duì)應(yīng)的參數(shù)。

2.選擇電源開關(guān)。使用單電橋時(shí)，開關(guān)置于“單”處，此時(shí)電源電壓為6伏，電路串接限流電阻10歐。使用雙電橋時(shí)，開關(guān)置于“雙”處，電源電壓為1.5伏，線路串接限流電阻0.5歐。需外接電源時(shí)，開關(guān)置于“關(guān)”處，內(nèi)附電源即切斷。

使用內(nèi)接檢流計(jì)時(shí)

先將“G”端鈕上的連接片放在“外接”位置。調(diào)節(jié)檢流計(jì)上方指零旋鈕，使指針指零，每次測(cè)量之后，應(yīng)檢查指針是否偏離。為提高在高阻值測(cè)量中的精度，需外接高靈敏度檢流計(jì)(如AC15型直流復(fù)射式檢流計(jì))時(shí)，應(yīng)將連接片放在“內(nèi)接”位置，外接檢流計(jì)接在“外接”兩端鈕上。

單臂電橋的測(cè)量

先把雙橋比例臂(雙橋倍率旋鈕)扳向“單”位置，電源選擇開關(guān)也扳向“單”位置。將被測(cè)電阻接入“Rx1”接線柱兩端。估計(jì)被測(cè)電阻值，選擇“單橋倍率”的適當(dāng)數(shù)值。檢查無誤后，先按下檢流計(jì)按鈕開關(guān)“G”，再按下電源開關(guān)“B”(按鈕開關(guān)“B”“G”旋轉(zhuǎn)90°可鎖住)，調(diào)節(jié)平滑調(diào)節(jié)臂的四支旋鈕，使檢流計(jì)指針指“零”。此時(shí)電橋平衡，被測(cè)電阻值等于：單橋倍率讀數(shù)乘平滑調(diào)節(jié)臂讀數(shù)(歐姆)。

如無法估計(jì)被測(cè)電阻值，一般將比例臂放在103檔，比較臂放在1000歐上，按下“B”按鈕，然后輕按“G”按鈕后即松開，如檢流計(jì)指針晃向“+”的一邊，說明被測(cè)電阻大于1000歐，可把比例臂放在104檔，再次接下“B”、“G”按鈕，如果指針仍在“+”邊，可把比例臂放在105檔。如果開始時(shí)指針晃向“-”邊，則說明被測(cè)電阻小于1000歐，可把比例臂放在102檔或10檔上。如此，可得Rx的大約數(shù)值然后選定倍率，調(diào)節(jié)四個(gè)比較臂讀數(shù)盤，使檢流計(jì)平衡。

雙臂電橋的測(cè)量

先把單橋倍率扳向“雙”位置，電源選擇開關(guān)置于“雙”位置。將被測(cè)電阻按圖54-4所示聯(lián)接。C1C2為電流端，P1P2為電位端，AB之間為被測(cè)電阻，測(cè)量方法同單橋，電橋平衡時(shí)被測(cè)電阻值等于：雙橋倍率讀數(shù)乘平滑調(diào)節(jié)臂讀數(shù)(歐姆)。

為保證測(cè)量精度，使用時(shí)比較臂應(yīng)不小于0.01歐。用作單橋時(shí)，最好用上比較臂X1讀數(shù)盤。

基本誤差

在保證準(zhǔn)確度溫度范圍內(nèi)，相對(duì)濕度小于80%的條件下，其基本量程內(nèi)允許誤差為：

式中：K為比例系數(shù);R為平滑調(diào)節(jié)臂讀數(shù)示值(歐);a為準(zhǔn)確度等級(jí);Δ為電橋基本誤差;ΔR為平滑調(diào)節(jié)臂最小步進(jìn)一個(gè)示值。

單臂電橋≤0.002歐;

雙管電橋電位接線和內(nèi)橋臂電流端接線均≤ 0.02歐。

檢驗(yàn)方法：用AC15/6型光點(diǎn)檢流計(jì)、ZX54型精密直流電阻箱(0.01級(jí))、BZ11型過度標(biāo)準(zhǔn)電阻XO.01歐、XO.1歐(0.01級(jí))、YJ一44型直流穩(wěn)壓電源，采用整體法檢驗(yàn)，其基本誤差應(yīng)符合要求。

攜式直流單雙臂電橋的檢驗(yàn)(示值誤差和絕緣電阻)

示值變差：在保證準(zhǔn)確度測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)行。測(cè)量前需來回旋轉(zhuǎn)開關(guān)位置。對(duì)同一被測(cè)對(duì)象，取其中最大的一次變差為該電橋的示值變差，其變差不應(yīng)超過0.2歐。

內(nèi)附檢流計(jì)

(1)靈敏度檢驗(yàn)：在規(guī)定的供電電壓設(shè)基本量程內(nèi)，測(cè)量時(shí)先使電橋平衡，使檢流計(jì)指針指零。然后改變橋臂電阻a%，檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)應(yīng)不小于1小格(a──準(zhǔn)確度等級(jí)：單橋 0.2，雙橋0.5)。

(2)阻尼時(shí)間：斷電后，指針應(yīng)在不超過4秒的時(shí)間內(nèi)停止。

(3)電流常數(shù)：小于5×10-7安/毫米。

(4)機(jī)械調(diào)零：調(diào)整(旋動(dòng)調(diào)零器)檢流計(jì)機(jī)械調(diào)零器，指針應(yīng)左右移動(dòng)大于5格。

耐壓試驗(yàn)

在環(huán)境溫度+15℃～25℃，相對(duì)濕度不大于80%的條件下，電橋電路與外殼間的絕緣強(qiáng)度，應(yīng)能耐受頻率為50赫，500伏的正弦交流電壓，歷時(shí)1分鐘不擊穿。試驗(yàn)時(shí)，升壓、降壓速率約為100伏/秒。

維護(hù)修理一

1.當(dāng)測(cè)量低值電阻時(shí)，工作電流較大(達(dá)3安左右)，可接入20安/時(shí)以上的蓄電池或直流穩(wěn)壓電源。

2.在測(cè)量電感、電路(電機(jī)，變壓器等)的直流電阻時(shí)，應(yīng)先按下“B”按鈕，再按“G”按鈕;斷開時(shí)，先松開“G”，后松開“B”。

3.使用雙橋時(shí)，“B”按鈕應(yīng)間歇使用，以避免浪費(fèi)電源。接線柱到被測(cè)電阻間連接導(dǎo)線的電阻不得大于0.05歐。

準(zhǔn)確度等級(jí)

準(zhǔn)確度等級(jí)：見表54-1。

非基本量程和允許誤差

電橋的非基本量程和允許誤差，見表54-2。

維護(hù)與修理二

1.電橋放置時(shí)間較長而重新使用時(shí)，應(yīng)將各旋鈕開關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)次，以使接觸良好。同時(shí)進(jìn)行電橋絕緣電阻的測(cè)試(電橋所有端鈕與外殼間的絕緣電阻不應(yīng)小于50兆歐)。

2.電橋應(yīng)存放在10℃-40℃，相對(duì)濕度不大于80%的且不含腐蝕氣體的環(huán)境中，使用時(shí)應(yīng)輕拿輕放，搬動(dòng)時(shí)應(yīng)鎖閉內(nèi)附檢流計(jì)(檢流計(jì)連接片放在“內(nèi)接”位置)。較長時(shí)間不使用時(shí)，應(yīng)將內(nèi)附電池取出。

絕緣電阻：用ZC25-3型兆歐表檢驗(yàn)，電橋所有端鈕與電橋外殼間的絕緣電阻不應(yīng)小于50兆歐。

該電橋采用密閉箱式結(jié)構(gòu)。平滑調(diào)節(jié)臂、單雙橋比例臂、檢流計(jì)、工作電源和標(biāo)準(zhǔn)電阻均裝于一塊金屬面板上。所有電阻元件均采用優(yōu)質(zhì)漆包錳鋼漆包線，以無感式繞于高頻瓷管上，并經(jīng)過嚴(yán)格的人工老化篩選，從而保證阻值穩(wěn)定可靠。設(shè)計(jì)時(shí)考慮到使用方便?？蓮碾姌蛎姘迳系钠交{(diào)節(jié)臂示值和倍率檔示值直接讀出被測(cè)阻值。