实验：用双臂电桥测量低值电阻

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1、实验：用双臂电桥测量低值电阻用组装式直流双臂电桥测电阻（FB513型组装式直流双臂电桥）实验讲义杭州精科仪器有限公司用双臂电桥测量低值电阻电桥是一种用电位比较法进行测量的仪器，被广泛用来精确测量许多电学量和非电量。在自动控制测量中也是常用的仪器之一。电桥按其用途，可分为平衡电桥和非平衡电桥；按其使用的电源又可分为直流电桥和交流电桥；按其结构可分为单臂电桥和双臂电桥。电阻按阻值的大小大致可分为三类：待测电阻值在1M?以上的为高阻;在1?〜1M?称为中值电阻，可用单臂（惠斯登）电桥测量；阻值在1?以下的为低值电阻，则必须使用双臂电桥（

2、开尔文电桥）来进行测量。本实验介绍的是用直流双臂电桥测量低值电阻。【实验目的】1.掌握双臂电桥测电阻的原理和77法。2.学习并掌握用FB513型组装式双臂电桥测量低值电阻的方法。【实验原理】用伏安法测电阻时，由于屯表精度的制约和电表内阻的影响，测量结果准确度较低。于是人们设计了电桥，它是通过平衡比较的测量方法，而表征电桥是否平衡，用的是检流计示零法。只要检流计的灵敏度足够高，其示零误差即可忽略。用电桥测电阻的误差主要来自于比较，而比较是在待测电阻和标准电阻间进行的，标准电阻越准确，电桥法测电阻的精度就越高。一、双臂电桥测低值电阻的

3、原理当用单臂电桥测电阻时，其中比例臂电阻可釆用较高的电阻，因此，与比例臂电阻相连接的导线电阻和接触电阻都可以忽略不计。如果待测电阻RX属于低值电阻，那么比较臂电阻RN也应该用低值电阻。因此与RX、RN相连的四根导线和几个接点的接触电阻对测量结果的影响就显得比较可观，不能轻易忽略。为了减少它们的影响，我们对单臂电桥作了两处明显的改进，从而发展成双臂电桥：1、被测电阻RX和标准电阻RN均采用四端接法。四端接法示意图见图1，图中Cl,C2是电流端，通常接电源回路，从而将这两端的引线电阻和接触电阻折合到电源回路的其它串联电阻中；Pl,P2

4、是电压端，通常接测量电压用的高电阻回路或电流为零的补偿回路，从而使这两端的引线电阻和接触电阻对测量的影响大为减少。采用这种接法的电阻称为四端电阻。图1?,R?2、把低值电阻的四端接法用于电桥电路。如图2所示。其屮增设了电阻R12,构成另一臂，其阻值较高。这样，电阻RX和RN的电压端附加电阻由于和高阻值桥臂1串联，其影响就大大减少了；两个靠外侧的电流端附加电阻串联在电源回路中，对电桥没有影响；两个内侧的电流端的附加电阻和连线电路总和为r，只要适当调节?,R???R1,R2,R12的阻值，就可以消除r（对测量结果的影响。调节Rl,R2

5、,Rl,R2,使流过检流计G的电流为零，电桥达到平衡，于是得到以下三个回路方程：??I1?R1?I3?Rx?I2?R1??I1?R2?I2?R?2?I3?RN?l??R??R????l?l??r2132?2上式屮各量见图2所示上列方程可得：RX?图2从(1)式可以看出，双臂电桥的平衡条件与单臂电桥平衡条件的差别在于公式右边多出了第二项，如果满足以下辅助条件：???RlRlRlr?R?2??RN????(1)?R2Rl?R?2?r?R2R?2???RlRl(2)??R2R2R1?RN(3)R2则公式(1)屮第二项为零，于是得到双臂电

6、桥的平衡条件为：RX?可见，根据电桥平衡原理测电阻时，双臂电桥与单臂电桥具有完全相同的表达式。？R1R1为了保证在电桥使用过程中的辅助条件始终成立，通常将电桥设计成一种?R2R?2?采用特制的冋轴调节的十进制五盘电阻箱。其中每位的调节转盘下特殊结构，即Rl,R1?相等，都有两组相同的十进电阻，因此无论各个转盘位置如何，都能保持Rl,R1以FB513型组装式双臂电桥为例：其阻值调节范围等于：？0~10???1000?100?10?1?0.1??。2?,，对于这样设计的电桥，R2和R?2采用3对不同的固定电阻，分别为：100?,100

7、0只要调节到R1?R2,则(1)式要求的条件就能得到满足。在这里必须指出，在实际的双臂电桥中，很难做到小越好，因此C2和C2之间尽量用短粗导线连接。'R1R?所以电阻r越和1完全相等，R2R?2【实验仪器】FB513型组装式双臂电桥是根据图2直流双臂电桥电原理图设计的。其诎板布置见图3。图31000?电阻的电桥比例臂，R和R?是五个图3屮，R1和R2是二组阻值分别为100?、同轴调节十进制步进开关电阻盘，可同时分别输出二组10X(1000+100+10+1+0.1)Q调节范围内阻值相同的电阻值，作电桥的测量臂用。“RN”为

8、电桥内附的标准电阻，其阻值分别为1Q、0.1Q、0.01Q,“RX”为电桥内附的待测电阻，其标称值分别为:RX1=O.O2Q、RX2=0.36Q、RX3=0.82Q。电桥的检流计内附电子放大电路，附有调零装置，检流计的灵敏度可以调节，因此该电桥省去