惠斯登电桥测电阻.doc

《惠斯登电桥测电阻.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、实验6用惠斯登电桥测电阻电桥测量法是常用的电阻测量方法之一。平衡电桥是用比较法进行测量的，即在平衡条件下，将待测电阻与标准电阻进行比较以确定其阻值。它具有测试灵敏、精确和方便等特点。电桥电路在自动化仪器和自动控制过程中有许多用途。电桥分为直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥，前者又称惠斯登电桥，主要用于精确测量中值电阻，后者又称凯尔文电桥，适用于测量低值电阻。交流电桥还可以测量电容、电感等物理量。本实验仅限于介绍测量中值电阻（10W~100kW）的单臂电桥。[实验目的]1．理解并掌握用电桥电路测定电阻的原理和方法。2．学会自搭电桥，并学习用交换（互易）法减

2、小和修正系统误差。3．学习使用箱式惠斯登电桥测中值电阻。[实验原理]电桥电路的基本原理要测量未知电阻Rx，可用伏安法。即测出流过该电阻的电流I和它两端的电压U，利用欧姆定律得出Rx值。但是，用这种方法测量，由于电表内阻的影响，无论采用图6-1（a）或（b）所示的哪一种接法，都不能同时测得准确的I和U值，即有系统误差存在。矛盾的焦点是电表有内阻，表内有电流流过。如何使表内无电流流过，而又能把Rx的阻值测正确？显然用图6-1是不能实现的！要设计新的电路。一个卓有成效的电路就是如图6-2所示的电桥电路。其基本组成部分是：桥臂（四个电阻RA，RB，Rs和Rx），“桥”——平衡指示器（检

3、流计G）以及工作电源（E）和开关（K）。图6-1图6-21．惠斯登直流电桥原理惠斯登直流电桥是直流平衡电桥。当电阻箱的电阻Rs改变时，可使BC间的电流方向改变。Rs为某一数值Rs1时，可使UB>UC，电流由B流向C，G中指针向某一方向偏转；改变Rs数值为另一数值时可使UC>UB，电流由C流向B，G中指针向反向偏转；当Rs改变为（或）中某一值时，恰好使UB=UC，则检流计G中无电流流过，即Ig=0，这时称为电桥平衡。此时：。即。因为G中无电流，所以，上列两式相除，得：（1）称k为比率常数，RA，RB为比例臂，为比较臂，Rx为测量臂。由（1）式可看出调节电桥平衡有两种方法。①取比率

4、系数k不变，调节比较臂Rs;②取比较臂Rs不变，调节比率系数k。后一方法准确度很低，几乎已不使用；而前一方法行之有效，准确度较高，因此被广泛采用。平衡电桥法测电阻的误差主要来源于（1）本身的误差；（2）电桥灵敏度误差。下面分别予以讨论。2．交换法（互易法）减小和修正自搭电桥系统误差：我们先自搭一个电桥，设电桥灵敏度足够高，主要考虑引起的误差。此时如何减小和修正这一系统误差呢？可用交换法（互易法）。此法是：先用图6-2搭好电桥，调节Rs使G中无电流，记下Rs值由式（1）求Rx。然后将Rs和Rx交换（互易），再调节Rs使G中无电流，记下此时的R¢s，可得（2）式（1）、（2）两式相

5、乘得：。（3）这样就消除了由RA、RB本身的误差对Rx引入的测量误差，由式（3）求出Rx的测量误差为：（4）实验中，Rs可选用具有一定精度的标准电阻箱，以减小系统误差。（4）式的右边只与电阻箱的仪器误差有关。实验室中常用的十进位转盘直流电阻箱，其它仪器允许的相对误差为：（5）其中a是电阻箱准确度等级，Rs是电阻箱指示值，△R是最小步进值，b是与准确度等级有关的系数。一般常用的0.1级十进位电阻箱的a=0.1，b=0.2，△R=0.1W。（6）3．惠斯登电桥灵敏度及由电桥灵敏度引入的误差电桥灵敏度的物理意义是：在电桥平衡时（），若比较臂Rs变动，电桥就失去平衡，有电流Ig流过检流

6、计。但如果Ig小到使检流计反映不出来，那么我们就会认为电桥还是平衡的，因而得出就是由于电桥灵敏度不够而带来的测量误差。为此我们引入电桥灵敏度的概念，它定义为：（7）其中Dd是对应于待测电阻的相对改变量（实测中用来代替），引起的桥路上G中偏转改变量（格数）。电桥灵敏度S越大，对电桥平衡的判断就越准确，测量结果也更准确些。S的大小与电源电压的大小有关，即提高电源电压，可提高电桥的灵敏度（注意不要超过电阻允许通过的最大电流）；同时S的大小与桥臂的电阻也有关，可以证明：当RA=RB，Rs=Rx时，电桥的灵敏度最大。一般，在实验中由电桥灵敏度引入的误差，是这样估测的：即在电桥平衡时，使改

7、变，而检流计指针偏离零点0.2格（人眼能觉察到的的界限）。实际测量中往往是采取在电桥平衡时，改变某一值，使指针偏离零点为2格，然后再取[实验仪器]QJ-23型箱式电桥的说明1．电桥臂上电阻的组成QJ-23型电桥是目前应用最广的一种商品电桥，它的原理如图6-3所示。其中和作为比例臂，为比较臂，改变C点的位置就可以改变的值。当选择开关c与“10-1”位置相连时，便有图6-3若取时，则的准确度可达万分之几，与c在“10”位置几乎相同，然而的准确度较低一个量级，所以此时Rx的系统误差主要取决于Rs,