电桥是常用仪器,它的主要特点是灵敏度和准确度高,分为直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥主要用于测量电阻,根据结构不同,又可分为单臂电桥和双臂电桥两种。交流电桥主要用于测量、电感和阻抗等参数。万用阻抗电桥兼有直流电桥和交流电桥的功能。I×R数字测量仪则是一种高性能的自动阻抗测量电桥。
直流单臂电桥
直流单臂电桥又称惠斯登电桥,是一种精密测量中值电阻(1Ω~1MΩ的直流平衡电桥。通常用来测量各种电机、变压器及电器的直流电阻。常用的有QJ23型携带式直流单臂电桥,图1为它的面板图。
①直流单臂面板图说明
a、比率臂转换开关共分七挡,分别是0.001,0.01,0.1,1,10,100,1000。
b、比较臂转换开关由四组可调电阻串联而成,每组均有九个相同的电阻,分别为九个1Ω,九个10Ω,九个100Ω,九个1000Ω。调节面板上的四个读数盘,可得到0~99990范围内任意一个电阻值(其小步进值为1Ω)。
c、被测电阻接线端钮。
d、按钮开关。B为开关,G为检流计支路开关。电桥不用时,应将G锁住(顺时针旋转),以免检流计受振损坏。
e、检流计机械调零旋钮。
f、外接电源接线端钮。
g、检流计短路片及内、外接端钮。当使用机内检流计时,短路片应与“外接”端连接。当使用外接检流计时,短路片应与“内接”端连接。外接检流计从“外接”端与公共端接入。
②单臂直流电桥测量步骤
a、将检流计锁扣打开,调节机械调零旋钮,使检流计指针指向零。
b、接上被测电阻Rx,根据It阻值范围选择适当倍率,使倍率(×1000))示数不为零为宜。
c、测量时,先按下电源按钮“B”,再按下检流计按钮“G”,
若检流计指针偏向“+”,则应增大比较臂电阻;若指针偏向“-”,则应减小比较臂电阻。调解平衡过程中不能把检流计按钮按死,待调到电桥接近平衡时,才可将检流计按钮锁定进行细调,直至指针调零,电桥达到平衡。
d、根据比率臂和比较臂,按下式计算被测电阻Rx的值:Rx=比率臂比率×比较臂电阻
直流双臂电桥
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。
调节比率臂和比较臂转盘使电桥平衡,则:被测电阻Rx=比率臂比率×比较臂电阻
使用直流双臂电桥方法与直流单臂电桥基本相同,但还应注意:
①直流双臂电桥有四个接线端,即Pl,P2,C1,C2,其中P1、P2是电位端钮,C1、C2是电流端钮。被测电阻的电流端钮和电位端钮应与双臂电桥的对应端钮正确连接。当被测电阻没有专门电位端钮和电流端钮时,要设法引出四根线与双臂电桥连接,并用内侧的一对导线接到电桥的电位端钮上,两对接头线不能绞在一起,接线图如图2所示。
②连接导线应尽量短而粗,导线接头要除尽污物,应接触良好,并且要连接牢靠,尽量减少接触电阻,以提高测量精度。
③直流双臂电桥工作电流很大,测量时“B”按钮不要锁定,且使用电池测量时,操作速度要快,以避免耗电过多。测量结束后,应立即切断电源。