用单双臂电桥测电阻.ppt

3.1 用单双臂电桥测电阻用单双臂电桥测电阻【预习重点】【预习重点】1.电桥的平衡条件和灵敏度。电桥的平衡条件和灵敏度。2.电桥测电阻时怎样消除系统误差和实现最佳测量条件。电桥测电阻时怎样消除系统误差和实现最佳测量条件。3.箱式电桥的使用方法。箱式电桥的使用方法。【实验目的】【实验目的】1.学习和掌握单双臂电桥测电阻的原理和方法。学习和掌握单双臂电桥测电阻的原理和方法。2.分析并观察电桥线路可能出现的故障。分析并观察电桥线路可能出现的故障。3.用箱式电桥测电阻。用箱式电桥测电阻。【实验原理】【实验原理】1、单臂电桥、单臂电桥1、电桥的结构和平衡条件、电桥的结构和平衡条件 单臂电桥的原理电路如图，单臂电桥的原理电路如图，电阻电阻Rx、R、R1和和R2连成一个连成一个四边形，每一边称为电桥的四边形，每一边称为电桥的一个桥臂。以四边形对角顶一个桥臂。以四边形对角顶点点A、B作为输入端，与电源作为输入端，与电源E相连；另两顶点相连；另两顶点C、D作为作为输出端，与检流计相连。检输出端，与检流计相连。检流计用来比较两输出端的电流计用来比较两输出端的电位，检验有无电流输出。支位，检验有无电流输出。支路路A-E-B和和C-G-D称电桥的两称电桥的两个桥路。个桥路。电桥的平衡条件：设电桥的平衡条件：设Rx是待测电阻，其他三个是是待测电阻，其他三个是已知电阻，且可调其阻值。只调已知电阻，且可调其阻值。只调R，或调，或调R1和和R2的的比值，就可使比值，就可使C、D两点电位相等，电桥无输出，两点电位相等，电桥无输出，通过通过检流计的电流通过通过检流计的电流I为零（指针不偏转），这为零（指针不偏转），这种状态称为电桥平衡。种状态称为电桥平衡。通过通过R1和和R2的电流相同，设为的电流相同，设为I1，通过，通过R和和Rx的的电流也相同，设为电流也相同，设为I2，四个桥臂上的电压有如下，四个桥臂上的电压有如下关系：关系：即：即：由平衡条件得待测电阻：由平衡条件得待测电阻：式中式中R1和和R2称为比例臂，称为比例臂，R称为比较臂。称为比较臂。2电桥的灵敏度电桥的灵敏度电桥平衡后，若改变任一桥臂电阻，必然会破坏电桥平衡后，若改变任一桥臂电阻，必然会破坏平衡，使检流计指针发生偏转。设电桥平衡后，平衡，使检流计指针发生偏转。设电桥平衡后，将某一桥臂将某一桥臂R改变一小量改变一小量R，引起检流计偏转为，引起检流计偏转为n，则定义电桥灵敏度为，则定义电桥灵敏度为 3系统误差的消除系统误差的消除（1）误差分析。）误差分析。考虑电桥灵敏度对测量结果的影响，可得出不确定考虑电桥灵敏度对测量结果的影响，可得出不确定度的传播律为度的传播律为 式中第式中第4项项 本实验比例臂使用级电阻箱，比较臂使用级电阻箱，本实验比例臂使用级电阻箱，比较臂使用级电阻箱，按级数规定的相对引用误差分别为按级数规定的相对引用误差分别为N为电阻箱的转盘数，为电阻箱的转盘数，R为电阻箱使用时的取值。为电阻箱使用时的取值。R为一次测量，按均匀分布，因此式中的第为一次测量，按均匀分布，因此式中的第3项可项可取取（2）测量的最佳条件。）测量的最佳条件。二、箱式电桥二、箱式电桥本电桥为单臂双臂本电桥为单臂双臂两用电桥，两用电桥，通过开通过开关转换，可以方便关转换，可以方便地用单臂电桥方式地用单臂电桥方式测量测量1105的电的电阻；用双臂电桥方阻；用双臂电桥方式测量式测量1010-4的电阻。的电阻。【实验仪器】【实验仪器】1、单双两用电桥、单双两用电桥二、电阻箱二、电阻箱三、检流计三、检流计1 输入端输入端 2 电流量程选择电流量程选择钮钮 3接地端接地端 4 调零钮调零钮 5 刻度刻度 6 指针指针 四、电源、滑线变阻器、开关、导线、待测金属膜四、电源、滑线变阻器、开关、导线、待测金属膜电阻电阻【实验内容】【实验内容】一一、用单臂电桥测未知电阻、用单臂电桥测未知电阻1由由3个电阻箱与个电阻箱与1个待测电阻个待测电阻按图接线组成单臂电桥，把按图接线组成单臂电桥，把1#待测电阻待测电阻Rx接到桥臂的左端，接到桥臂的左端，打开开关，把保护电阻滑线变打开开关，把保护电阻滑线变阻器阻器Rs取为最大。取为最大。2取比例臂电阻取比例臂电阻R1/R2=1，要求，要求R1100，然后合上开，然后合上开关，调节关，调节R的阻值使检流计指示为零，由于保护电阻的阻值使检流计指示为零，由于保护电阻Rs为最大，此时电桥的灵敏度较低，电桥可能并未实现平为最大，此时电桥的灵敏度较低，电桥可能并未实现平衡，需要减小保护电阻衡，需要减小保护电阻Rs以提高电桥的灵敏度，再看检以提高电桥的灵敏度，再看检流计是否指示为零，不是则需要调节流计是否指示为零，不是则需要调节R使检流计指示为使检流计指示为零。最后要把保护电阻零。最后要把保护电阻Rs取为零（即电桥灵敏度最高），取为零（即电桥灵敏度最高），再调节再调节R的阻值使检流计指示为零，如果单调节的阻值使检流计指示为零，如果单调节R不能使不能使检流计恰好指零，则需要调节检流计恰好指零，则需要调节R1或或R2使检流计指示为零。使检流计指示为零。在此条件下测电桥的灵敏度，给在此条件下测电桥的灵敏度，给R一个较小的改变量一个较小的改变量R，由于电桥失去平衡，检流指示不为零，记录指针的最，由于电桥失去平衡，检流指示不为零，记录指针的最大偏转格数。大偏转格数。3为了提高测量的准确度，把待测电阻为了提高测量的准确度，把待测电阻Rx换接到桥臂换接到桥臂的右端，再按照步骤的右端，再按照步骤2测量测量1次。次。二、二、用箱式电桥测未知电阻用箱式电桥测未知电阻1用单臂电桥测电阻用单臂电桥测电阻2#电源线连到市电上，打开后板上开关，预热电源线连到市电上，打开后板上开关，预热10分钟分钟后，灵敏度调至最小，调零使表头指针指零。后，灵敏度调至最小，调零使表头指针指零。S开关开关打向打向“单单”位置，用导线将被测电阻连接到位置，用导线将被测电阻连接到“Rx”两两个接线端子上，按表推荐的方案，根据个接线端子上，按表推荐的方案，根据Rx估计值，选估计值，选择适宜的择适宜的M值（被率值），尽可能使值（被率值），尽可能使R的的*100盘有一盘有一个字。将个字。将“内接、外接内接、外接”开关打向开关打向“内接内接”，按下，按下G开关和开关和B开关。从高到低，调节开关。从高到低，调节R各盘值，使表头指各盘值，使表头指针归零或接近零，使电桥平衡或接近平衡。将灵敏度针归零或接近零，使电桥平衡或接近平衡。将灵敏度逐渐调至最大，电桥平衡后，测试完毕，抬起逐渐调至最大，电桥平衡后，测试完毕，抬起B开关，开关，G开关，按下式计算被测电阻值：开关，按下式计算被测电阻值：Rx=MR2用双臂电桥测电阻用双臂电桥测电阻3#10以下电阻测定应用双桥法测量。以下电阻测定应用双桥法测量。被测电阻按四端方式（见图）连接到仪器的被测电阻按四端方式（见图）连接到仪器的C、P、P、C端子上，估计被测电阻值，按表推荐方案，选择好端子上，估计被测电阻值，按表推荐方案，选择好Rs（双桥方式下内附的标准电阻）及（双桥方式下内附的标准电阻）及M（仅有、供选择），（仅有、供选择），当开关当开关M置于档，则置于档，则M=100。按下。按下G开关，再按下开关，再按下B开开关，快速调整关，快速调整R各值使电桥平衡。如果一次调整不完，各值使电桥平衡。如果一次调整不完，可以抬起可以抬起B开关，过开关，过1-2秒再按下秒再按下B开关，继续前面的平开关，继续前面的平衡操作。电桥平衡后，按下式计算被测电阻：衡操作。电桥平衡后，按下式计算被测电阻：Rx=Rs