教学用直流单双臂电桥

教学用直流单双臂电桥产品概述：

具备准确度高、灵敏度高、调节性好的专业水准，又具备物理模型明晰、面板结构直观的教学优势，因而被广泛应用在法定计量、科研生产、实验教学等众多领域中。但是这款备受欢迎的电桥也有缺憾：其一，不能直接以市电充当工作电源；其二，面板上没有配备本机检流计；其三，作为双桥使用时，需要在机外搭建一条大电流电路（体外循环），因而购置不方便，使用不利索。

 面板采用13端钮的创新布局，直插市电，无“体外循环”，用户可选用本机检流计或外接检流计，妥善解决了上述缺憾，极大地方便了使用者，充分发挥并进一步提升了单双臂两用直流电桥的技术特色。

1．本仪器准确度等级为0.05级.

2．本仪器测量范围如下:

单桥:102～106Ω 双桥：10-5～102Ω

3.本仪器各桥臂电阻值的冷态校验端子如下:

R1：PN1～RX单(右); R2：PN2～外接检流计(右);

RM：PX1～外接检流计(右);R′M：PX2～RX单(右);

4.根据上述第3款内容,本仪器也能作为精密级可变电阻箱使用.

教学用直流单双臂电桥技术数据：

1．本电桥可在周围空气温度20°±15℃,相对湿度≤80%和不含有害杂质气体的环境中工作。

2．当温度为20o±5℃,相对湿度≤80%，并按使用规则选用电压及各桥臂阻值，其各量程误差应符合如下要求：

表1 单电桥

在使用中,若能满足测量灵敏度时,电源电压应就低不就高。

被测电阻RX之接线电阻值应≤0.001Ω,如在测量中达不到该要求时,可在测量中减去接线电阻值。

表2 双电桥

标准电阻RN和被测电阻RX的电位端接线电阻值应小于0.002Ω，跨接电阻r应小于0.001Ω。

（1）零位电阻值≤0.02Ω。

（2）电桥示值的允许变差如下:

① 测定臂电阻示值变差≤0.002Ω

② 比例臂电阻示值:＞10Ω时,变差≤0.004Ω

≤10Ω时变差≤0.02Ω

（5）电桥电路与外壳之间的绝缘电阻≥500MΩ

（6）电桥电路与外壳之间应耐受频率为50HZ的正弦波交流电压500V历时1分钟而不击穿。

S1及S2——比例臂选择开关。

R1及R2——比例臂电阻。

I……V——RM及R′M电阻箱式测量臂的读数盘。

K1及K2——检流计通断按钮。

K3————检流计短路按钮。

K4——— 电源通断按钮。

3及4——双电桥时接标准电阻（RN）的端钮。

7及8——双电桥时接未知电阻（RX）的端钮。

5及6——单电桥时接未知电阻（RX）的端钮。

1及2——外接检流计（G）的端钮。

9及10——单电桥时接电源（E）的端钮。

11————静电屏蔽端钮。

按照测量需要和使用规则，分别可以组成单电桥和双电桥的测量线路：

1、单电桥测量线路原理图如图2所示，图2 QJ19型直流电桥的单电桥测量线原理图

测量时利用测量臂RM的调节，使检流计指零，得单电桥测量被测电阻RX的计算式：

RX=——·RM （Ω）

2、双电桥测量线路原理图如图3所示：

图3 QJ19型直流电桥的双电桥法测量线路原理图

图中:r1～r4——外接连线电阻

r0————外接跨线电阻

S——外接电流转向开关。

RP——外接可变电阻器（箱）

A——直流安培表（根据电路中所需电流而定）。

测量时，利用测量臂RM和R′M的联动调节，使检流计指零，得双电桥测量被测电阻RX计算式：（跨线电阻r≤0.001Ω时）

RX=——·RN （Ω）

当调换RX和RN的位置时:

RX=——·RN （Ω）

式中: RM=R′M

结构：

本仪器的检流计和所有的接线端钮、操作部件、冷态检测端钮等都安装在铝质面板上与机箱装配，美观醒目，牢固好用。所有转换开关的接触元件全部采用银铜复合材料制成；电阻元件采用电阻率稳定的锰铜材料精心制造并经人工老化处理。

使用说明：

（一）单电桥法测量步骤：

1．1中的1～11号

端钮是老式接法。之所以要保

留该图，原因有三：表达原理

简洁明了：与老用户脸熟；老

式产品还在销售。新式仪器的

单电桥测量线路按图4连接，

同时可参阅图1、图2。 图4 FMQJ19型电桥的单桥法测量接线图

2．将检流计右侧的“单－双桥”转换开关从“空”档调到“单”档。

3．根据被测电阻RX估计值的大小，按表1选择合适的电源电压。具体方法是：调节检流计左下方的“灵敏度”旋钮，该旋钮又是“量程/电源适配区间”选择旋钮，旋钮周围按顺时针标有被测电阻范围100－101－102－103－104－10-1－10-2－105－106－10-3－10-5，单位是欧姆（Ω），这个数字链正好对应了电源电压从0.2V连续递增到5V的变化顺序,表明不同大小的RX需要不同大小的测量电压.调节该旋钮不必很精确,电压越高(顺时针旋转)则灵敏度越高,但电阻元件发热会造成指针飘移,甚至烧毁元件。所以，只要灵敏度够用，电压尽量就低不就高。

开机前应将该旋钮逆时针转到底，以便使仪器从电流Z小（也是灵敏度Z小）状态开始工作，这样即使电桥偏离平衡态很远，检流计的偏转也不超量程，一方面能保护检流计，更重要的是接下来调节桥臂时（先调Z高位即×100Ω的测量盘），能根据检流计判断调节的方向是否正确；反之，若一开机电流就很大，检流计指针超量程偏在某一边，无论怎样调节桥臂，都看不出指针的偏转力度有无变化。初学者操作不得要领，调平费时甚至烧坏仪器，多数都是没有想清楚这一层逻辑关系。

随着电桥被初步调平，谨慎增大电流（亦即提高灵敏度），使检流计原来的微小偏移得以放大，提示操作者进一步调平，从次高位即×10Ω的测量盘逐步调到Z低位，类似调天平，从大砝码调到小砝码。一般地，当转动各位测量盘调平电桥时，若把仪器误差前一位所对应的盘转动±1档，检流计对应的偏转量能有1格左右，可以为仪器灵敏度已足够高，调平过程已收敛到位，可以读记数据了，不心再增大电流继续调平。这是因为，公认检流计偏转的视觉识别阈为±0.1格,已经小于等于仪器误差。

4.根据被测电阻RX的估计值,按表1选择合适的比例臂R1、R2数值，尽量令RM读数盘的Z高位（×100Ω）被利用，至少用到次高位（×10Ω），以保证测量结果的有效数位足够多。

5．测中、低阻时每根外接导线的电阻均不应大于0.001Ω。

6．以上都是测量前应考虑的事项。准备好以后，按动面板右上角的电源开关（红色），通电预热5分钟。将检流计下方的钮子开关掷向“内”，调节检流计右下方的“调零”旋钮，使检流计指针准确指零。当变动某个桥臂电阻或电源电压之后，要记住在松开“电源（两）”按钮的状态下给检流计重新调零。

7．先按下“粗”即K1按钮（面板左下角），使检流计接通；再按下“电源（两）”即K4按钮（面板左下角）使电源接通，此时检流计指示有偏转。从高位到低位调节RM读数盘使检流计指零，松开“电源（两）”即K4按钮将电源切断。

8．再按下“细”即K2按钮（面板左下角），后按下“电源（两）”按钮，发现检流计还有偏转，再次调节RM读盘使检流计指零，松开“电源（两）”按钮。适当增大灵敏度，重复7、8两款操作，可求得被测电阻值为

RX=RM·—— （1）

9．电阻元件发热原因有二：电压太高或通电时间太长。测量中应经常松开“电源（两）”按钮，以免元件发热引起指针飘移、测量读数不稳。

10．如果检流计灵敏度不能满足测量要求，可将检流计下方的钮子开关掷向“外”档，另选AC15、AZ19等型号的高灵敏度检流计（本厂有售），接到本电桥面板左上角的“外接检流计”接线柱上。

11．测试完毕应将“单-双桥”转换开关恢复到“空”档；“灵敏度”旋钮逆时针旋到底；关闭电源开关；令“粗”、“细”、“电源（两）”按钮释放（向上弹起）；R1、R2、RM的各读数盘切不可回零，一般置于中间档位较妥，以免误开机烧坏。

（二）

双电桥法测量步骤：

1．测量线路按图5所

示进行连接，同时参看

图1及图3所示。

3．将检流计右侧

的“单-双桥”转换开关

从“空”旋到“双”。

4．根据被测电阻

RX估计值的大小，按表

2选择合适的电源电压。 图5 FMQJ19型电桥的双桥法测量接线图

具体方法是:调节检流计左下方的“灵敏度”旋钮(又是“量程/电源适配区间”选择旋钮)，旋钮周围按顺时针标有被测电阻范围100－101－102－103－104－10-1－10-2－105－106－10-3－10-5，单位是欧姆（Ω），这个数字链正好对应了电源电压从0.2V连续递增到1.5V的变化顺序,表明不同大小的RX需要不同大小的测量电压。调节该旋钮不必很精确，电压越高（顺时针旋转）则灵敏度越高，但电阻元件发热越多，会造成指针飘移甚至烧毁元件，在使用双桥时尤其明显。所以，只要灵敏度够用，电压尽量就低不就高。开机前应将该旋钮逆时针转到底，测量中谨慎增大。

仪器面板左下角有一个“电源（两）”即K4按钮，按下该按钮，电源接通；释放该按钮，电源切断。在调整桥臂、观察检流计的过程中，“电源（两）”按钮只能点动（短时接通，随手释放），不允许持续通电，用作双臂电桥时尤其要注意。

4.根据被测电阻RX的估计值，按照表2和公式RM=RXR1/RN，选择合适的RN值（尽量接近RX），进而选择合适的R1、R2数值（R2恒等于R1），尽量令RM读数盘的Z高位（×100Ω）被利用，至少用到次高位（×10Ω），以保证测量结果的有效数位足够多。

1. RX、RN的每根外接导线的电阻均不应大于0.001Ω。

6．准备工作做好后,按动面板右上角的电源开关(红色),通电预热5分钟.将检流计下方的钮子开关掷向“内”，调节检流计右下方的“调零”旋钮，使检流计指针准确指零。当变动某个桥臂电阻或电源电压之后，要记住在松开“电源（两）”按钮的状态下给检流计重新调零。

7．先按下“粗”即K1按钮，使检流计接通；再按下“电源（两）”按钮使电源接通，此时检流计指示有偏转。调节RM读数盘使检流计指零，松开“电源（两）”按钮将电源切断。

8．再按下“细”即K2按钮，顺次按下“由源（两）”按钮，发现检流计还有偏转，再次调节RM读数盘使检流计指零，松开“电源（两）”按钮。适当增大灵敏度，重复7、8两款操作，此时可求得被测电阻值为

RX=RN·—————（Ω） （2）

9．以上8款要求RN尽量接近RX，此外还要求RN≤RX。实践中会遇到相反的情况，即RN虽然接近RX，但RN≥RX。此时可采取如下变通措施完成测量：将图5中的RN和RX调换位置，仍按照上述方法操作，按下式计算结果：

RX=RN·—————（Ω） （3）

还可按照8、9两款测量同一个电阻，将（2）、（3）两式求平均，以便减小系统误差。

10．电阻元件发热原因有二：电压太高或通电时间太长。测量中应经常松开“电源（两）”按钮，以免元件发热引起指针飘移、测量读数不稳。与单桥相比，本条款对双桥尤为重要，因为双桥电流比单桥大得多，调平时只能点动“电源（两）”按钮，随手释放，切不可按下锁死。

11．紧靠“电源（两）”按钮右边有一个“换向开关”。测量中如发现回路热电势影响严重，可在该“换向开关”正、反状态下测两次取平均。

12．如果检流计灵敏度不能满足测量要求，可将检流计下方的钮子开关掷向“外”档，另选AC15、AZ19等型号的高灵敏度检流计（本厂有售），接到本电桥面板左上角的“外接检流计”接线柱上。

13．测试完毕应将“单-双桥”转换开关恢复到“空”档；“灵敏度”旋钮逆时针旋到底；关闭电源开关；令“粗”、“细”、“电源（两）”按钮释放（向上弹起）；R1、R2、RM的各读数盘置于中间档位较妥。

注意事项：

1．电桥测量时应按照表1及表2规定，尽可能用RM的第Ⅰ读数盘（即×100盘，Z高位数字）读出被测电阻值RX的*位数字，从而使测得值更为正确，并可减少电阻元件的消耗功率（如有条件采用高灵敏度的检流计时，则电源电压和线路电流都可相应减小）。

2．当使用环境湿度比较低（即干燥）时，测量时如发生静电干扰，可将电桥和检流计上具有的接地接线端钮一起连接接地后，即可除消。

图6 QJ19型直流电桥对称法测量线路原理图

3．当单电桥法测量较高电阻时，如发现泄漏电流干扰，可采用对称电路法按图6进行测试。图中：

RP1及RP2——外接等效可变电阻器（箱）

S3——外接转换开关。

测量时先松开K4按钮，断开电源，然后按下K1按钮（粗）并将转换开关S3放在“A”的位置，此时RX、R1，RP1及RP2组成无源桥路，当检流计G指示有偏转，可利用外接变阻器（箱）RP1或RP2的调节，使检流计指零，顺次按下K2（细）依靠RP1或RP2的调节，再次使检流计指零，得检流计端和大地等电位的条件，将开关S3转到“B”的位置，始可按下K4按钮接通电路，并按单电桥法测量步骤对被测电阻RX进行测量。