直流双臂电桥讲义
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课题一:双臂电桥的使用目的要求:1:了解双臂电桥结构2:熟练掌握双臂电桥的使用方法教学要求及环节:1:双臂电桥的结构;2:双臂电桥的使用方法;3:双臂电桥的考核。
教学过程:1:双臂电桥的结构介绍;QJ44型携带式直流双臂电桥内附晶体管检流计和内附工作电源,适应于大专院校、实验室或工矿企业实地现场对直流低值电阻做准备测量,赤能测量金属导体的导电系数接触电阻、电动机、变压器绕组的电阻值以及其它各类直流低值电阻。
测量范围:0.00001~11欧姆,基本量限0.11~11欧姆。
其结构:(1)晶体管检流工作电源开关(2)滑线读数盘(3)电桥外接工作电源接线柱(4)步进读数开关(5)检流计灵敏度调节旋钮(6)检流计(7)被测电阻,电流端接线柱(8)检流计电气调零旋钮(9)被测电阻电位端接线柱(10)倍率读数开关(11)被测电阻,电流端接线柱(12)检流计按钮开关(13)电桥工作电源按钮开关2:使用方法:(1)装入电池(2)“B1”开关搬到接通位置,等稳定后,调节检流计指针在零位。
(3)灵敏度旋钮应放在最低位置(4)将被测电阻按四端连接法,接在相应的C1、P1、C2、P2的接线柱上,如图,AB之间为被测电阻。
(5)估计被测电阻值大小,选择是大倍率位置,先按“G”按钮,再按“B”按钮,调节步进读数和滑线读数,使检流计指针在零位置上,如发现检流计灵敏度不够,应增加其灵敏度,移动划线盘4小格,检流计指针偏离零位约1小格,就能满足测量要求,在改变灵敏度时,会引起检流计指针偏离零位,在测量之前,随时都可以调节检流计零位,被测电阻按下式计算:被测电阻=倍率读数×(步进读数+滑线读数)3 注意事项:(1)在测量电感电路的直流电阻时,应先按下“B”按钮,再按下“G”按钮,断开时应先断开“G”按钮,后按“B”按钮。
(2)在测量0.1欧姆以下时,“B”按钮应间歇使用(3)在测量.0.1欧姆以下阻值时,C1、P1、C2、P2接线柱到被测量电阻之间的连线为0.005~0.01欧姆,测量其它阻值时,连接导线电阻不可大于0.01欧姆。
一文看懂直流双臂电桥使用方法和基本原理
直流双臂电桥简介
直流双臂电桥是采用凯尔文线路宽量程的携带式精密型直流电桥。
产品置有指零仪并能内附工作电源。
适宜工矿企业、科研单位的实验室及室、车间现场或野外工作场所对直流低电阻作精确测量。
是电线电缆行业规程指定产品。
QJ57P型直流双臂电桥技术参数QJ57相同,采用国际流行新颖外壳。
对金属棒、板料、电缆、导线等,金属导体的电阻值的测定。
对电流汇流排、金属壳体等焊接质量的检查。
对低阻标准器、直流分流器、功率型电阻器等的校验和调整。
对开关、电器、接触电阻的测定。
对各类型电机、变压器线组的直流电阻测量和电刷、开关的接触电阻以及作升温试验等。
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。
在电气工程中,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。
图2直流双臂电桥QJ103型面板图
直流双臂电桥的工作原理。
直流双臂电桥⑴电路结构和工作原理直流双臂电桥,用于测量低值(1欧以下)直流电阻。
如果低值电阻仍使用单臂电桥测量,则因Rx很小,而R2、R3、R4也必然很小,四个臂相联接的接点处的接触电阻值和接线电阻值都不容忽略,会使测量结果造成极大的误差。
而双臂电桥则解决了这些问题。
图3-2-2是直流双臂电桥原理电路,图3-2-3为QJ44型直流双臂电桥原理电路。
被测小值电阻Rx和比较臂小值电阻Rn,都使用了两种接头:电位接头P1和P2;电流接头C1和C2。
Rx及Rn的值是两个电位接头P1和P2间的值。
比率臂有两个,R1与R2、R1'与R2',它们各自的电阻值均为中值电阻,电位接头的接触电阻和其接线电阻对它们而言可忽略不计。
电桥平衡时(检流计指零时)有且r很小很小(粗连线)⑵使用操作步骤和方法。
双臂电桥的操作方法与单臂电桥基本相同。
①在电池盒内装入1.5V1号电池4~6节并联,或用2节6F2、9V并联使用。
此时电桥就正常工作。
如用外接直流电源1.5V~2V时,盒内电池应先全部取出。
②“B1”开关扳到通位置,等稳定后(约5分钟),调节检流计指针在零位。
③灵敏度旋纽应放在最低位置。
④将被测电阻按四端联结法,接在电桥相应的C1,P1,P2,C2的接线柱上,如图3-2-4所示,AB之间为被测电阻。
⑤估计被测电阻值大小,选择适当倍率位置,先按“G”按钮,再按“B”按钮,调节步进读数和滑线读数,使检流计指在零位置上。
如发现检流计灵敏度偏低,应增加其灵敏度,移动滑线盘4小格,检流计指针偏离零位约1格,就能满足测量要求。
在改变灵敏度时,会引起检流计指针偏离位,在测量时,随时都可以调节检流计零位。
被测电阻按下式计算:被测电阻值=倍率读数×(步进读数+滑线读数)⑶使用注意事项:①在测量电感电路的直流电阻时,应先按下“B”按钮,再按“G”按钮。
断开时,应先断开“G”按钮,且断开“B”按钮。
②测量0.1欧姆以下阻值时,“B”按钮应间歇使用。
直流双臂电桥讲义直流双臂电桥测低值电阻电阻按照阻值大小区分,大致可分三类:在1Ω以下的为低电阻;在1Ω,100kΩ之间的为中值电阻;在100kΩ以上的为高电阻。
不同阻值的电阻,测量方法是不尽相同的。
用惠斯通电桥测量中值电阻时,可以忽略导线本身的电阻和接点处的接触电阻的影响(总称为附加电阻,一般附加电阻-3约为10Ω左右)。
若待测R是低电阻,则这些附加电阻就不能忽略了。
对惠斯通电桥加以改进而成x-62的双臂电桥(又名开尔文电桥)消除了附加电阻的影响,适用于10,10Ω电阻的测量。
常用来测量金属材料的电阻率、电机、变电器绕组的电阻、低阻值线圈电阻、电缆电阻、开关接触电阻以及直流分流器电阻等。
【实验目的】1( 学习用双臂电桥测低电阻的原理和方法。
2(了解测低值电阻时接线电阻和接触电阻的影响及其避免的方法。
3. 测定金属棒的电阻率。
【实验仪器】QJ44型携带式直流双臂电桥,待测电阻若干,直尺,螺旋测微器等。
【实验原理】1、电阻的四端接法图1中C、C是电流端,通常接电源回路,从而将这两端的引12线电阻和接触电阻折合到电源回路的其它串联电阻中;P、P是电12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。
2、本实验使用的是QJ44型双臂电桥,其工作原理如图2所示。
图2中待测电阻R和比较用的x标准低电阻R均采用四端接法。
从电桥中看出,当桥臂电阻R、R、R、R取值较大时(>10Ω),N1234与它们对应的导线电阻与接触电阻都可以忽略不计。
待测电阻电阻R和标准低电阻R的电压端P、xN1P′、P、P′的附加电阻由于和高阻值桥臂串联,其影响就大大减少;两个靠外侧的电流端C、1221C′的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C、C′的附加电阻和连122线电路总和为r,只要适当调节R、R、R、R的阻值,就可以消除r对测量结果的影响。
直流双臂电桥讲义
直流双臂电桥测低值电阻
电阻按照阻值大小区分,大致可分三类:在1Ω以下的为低电阻;在1Ω,100kΩ之间的为中值电阻;在100kΩ以上的为高电阻。
不同阻值的电阻,测量方法是不尽相同的。
用惠斯通电桥测量中值电阻时,可以忽略导线本身的电阻和接点处的接触电阻的影响(总称为附加电阻,一般附加电阻
-3约为10Ω左右)。
若待测R是低电阻,则这些附加电阻就不能忽略了。
对惠斯通电桥加以改进而成x-62的双臂电桥(又名开尔文电桥)消除了附加电阻的影响,适用于10,10Ω电阻的测量。
常用来测量金属材料的电阻率、电机、变电器绕组的电阻、低阻值线圈电阻、电缆电阻、开关接触电阻以及直流分流器电阻等。
【实验目的】
1( 学习用双臂电桥测低电阻的原理和方法。
2(了解测低值电阻时接线电阻和接触电阻的影响及其避免的方法。
3. 测定金属棒的电阻率。
【实验仪器】
QJ44型携带式直流双臂电桥,待测电阻若干,直尺,螺旋测微器等。
【实验原理】
1、电阻的四端接法
图1中C、C是电流端,通常接电源回路,从而将这两端的引12
线电阻和接触电阻折合到电源回路的其它串联电阻中;P、P是电12
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。
2、本实验使用的是QJ44型双臂电桥,其工作原理如图2所示。
图2中待测电阻R和比较用的x标准低电阻R均采用四端接法。
从电桥中看出,当桥臂电阻R、R、R、R取值较大时(>10Ω),N1234
与它们对应的导线电阻与接触电阻都可以忽略不计。
待测电阻电阻R和标准低电阻R的电压端P、xN1P′、P、P′的附加电阻由于和高阻值桥臂串联,其影响就大大减少;两个靠外侧的电流端C、1221C′的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C、C′的附加电阻和连122线电路总和为r,只要适当调节R、R、R、R的阻值,就可以消除r对测量结果的影响。
1234
调节电阻R、R、R、R,使流过检流计G的电流为零,电桥达到平衡,根据基尔霍夫定理得1234
到以下三个回路方程:
1
I,R,I,R,I,R,11322N,I,R,I,R,I,R ,13243X
,()()I,R,R,I,I,r22432,
将上面三式联解,并消去I、I和I可得 123
RrRRR,3412,,,,(,)RR (1) XNRR,R,rRR11434
式(1)就是双臂电桥的平衡条件,可见r对测量结果是有影响的。
为了使待测电阻R的值便于计X算及消除r对测量结果的影响,可以设法使第二项为零。
通常把双臂电桥做成同轴联动式,使得在调整平衡时R、R、R和R同时改变,而始终保持成比例。
即 1234
RR12 (2) ,RR34
在此情况下,不管r多大,第二项总为零。
于是平衡条件简化为
R3 (3) RR,XNR1
RRR3X4或 (4) ,,
RRRN12
从上面的推导看出,双臂电桥的平衡条件和单臂电桥的平衡条件形式上一致,而电阻r可以消除在平衡条件中,因此r的大小并不影响测量结果,这是双臂电桥的特点。
【仪器简介】
1、QJ44型双臂电桥面板布置图
如图3所示: (1)检流计; (2)电桥外接工作电源接线柱; (3)检流计电源开关;
(4)检流计灵敏度调节旋钮; (5)滑线读数盘; (6)步进读数开关; (7)检流计按钮开关; (8)电桥工作电源按钮开关; (9)倍率读数开关; (10、13)被测电阻电流端接线柱; (11)检流计电气调零旋钮;
(12)被测电阻电位端接线柱。
图3
2
2、仪器结构
(1)QJ44型双臂电桥比例臂由×100、×10、×1、×0.1和×0.01所组成。
读数盘由一个十进盘和一个滑线盘组成的。
(2)检流计包括一个调制型放大器、一个调零电位器和一个调节灵敏度电位器以及一个检流计表头。
表头上备有机械调零装置,在测量前,可预先调整零位。
当放大器接通电源后,若表针不在中间零位,可用调零电位器,调整表针至中央零位。
(3)在检流计和电源回路中设有可锁住的按钮开关。
(4)QJ44型双臂电阻电桥的原理线路如图4所示。
图4
3、电桥各量程,有效量程,等级指数和基准值如下表所示:
量程倍率有效量程(Ω) 等级指数(C) 基准值R(Ω) N
×100 1,11 0.2 10
×10 0.1,1.1 0.2 1
×1 0.01,0.11 0.2 0.1
×0.1 0.001,0.011 0.5 0.01
×0.01 0.0001,0.0011 1 0.001
4、使用方法
(1)将仪器连好专用电源线,插入220V插座,打开后面的电源开关,电桥就能工作。
(2)将被测电阻,按四端连接法,接在电桥相应的C、P、C、P的接线柱上,如图5所示,1122
AB之间为被测电阻。
图5
3
(3)“B1”开关打到“通”位置,检流计工作电源接通,等待5min后,调节检流计指针指在零位上。
(4)估计待测电阻值大小,选择适当量程倍率位置,先按下“G”按钮,再按下“B”按钮,调节步进和滑线读数盘,使检流计指针在零位上,电桥平衡,被测电阻按下式计算:
待测电阻值(R)= 量程倍率读数×(步盘读数,滑线盘读数) X
(5)在测量未知电阻时,为保护检流计指针不被打坏,检流计的灵敏度调节旋钮应放在最低位置,使电桥初步平衡后再提高检流计灵敏度。
在改变检流计灵敏度或环境等因素的影响,有时会引起检流计指针偏离零位,在测量之前,随时都可以调节检流计零位。
【实验内容与步骤】
1、用开尔文直流双臂电桥与惠斯顿直流单臂电桥,分别测出三个待测电阻的电值,对结果进行比较,并作分析说明。
2、用直尺和螺旋测微计测出金属棒的直径d,有效长度l及对应的阻值R,用作图法计算金属
2dR,,棒的电阻率。
,4L
【注意事项】
1、在测量电感电路和直流电阻时,应先按下“B”按钮,再按下“G”按钮,断开时,应先断开“G”按钮,后断开“B”按钮。
2、测量0.1Ω时以下阻值时,“B”按钮应间歇使用。
3、在测量0.1Ω以下阻值时,C、P、C、P接线柱到被测量电阻之间的连接导线电阻为0.005,1122
0.01Ω,测量其它阻值时,连接导线电阻应不大于0.05Ω。
4、电桥使用完毕后,“B”和“G”按钮应松开,检流计工作电源开关应处于关闭位置,避免消耗电能,同时也能防止内部元件发热影响测量精度。
【思考题】
1、开尔文直流双臂电桥与惠斯顿直流单臂电桥有哪些异同,
2、直流双臂电桥的基本原理是什么? 它是如何消除附加电阻的影响的?
3、被测低电阻为何具有四个端连接,如果电位端与电流端连接错误会有什么现象,
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