直流单臂电桥(惠斯登桥).pptVIP

 直流单臂电桥（惠斯登桥） 引言 用伏安法测电阻，受所用电表内阻的影响，在测量中往往引入方法误差；用欧姆表测量电阻虽较方便，但测量精度不高。在精确测量电阻时，常使用电桥进行测量。其测量方法同电位差计一样同属于比较测量法。 电桥不仅可以测量电阻，还可以测量许多与电阻有关的电学量和非电学量（把这类非电学量通过一定的手段转换为电学量进行测量），而且在自动控制技术中也得到了广泛的应用。 本实验所讨论的是直流单臂电桥。主要是用来测量中等阻值（10～105Ω）电阻的；测量低阻（10～10-5Ω）用直流双臂电桥；测量高阻（106～1012Ω）则用专门的高阻电桥或冲击法等测量方法。 实验目的 1.掌握电桥测量电阻的原理和方法。 2.了解电桥的测量精确度所依赖的条件。 3.学会使用箱式电桥 实验原理 电阻的测量 直流单臂电桥的原理性电路如图所示。它是由四个电阻Ra、Rb、R0、RX联成一个四边形回路，这四个电阻称做电桥的四个“臂”。在这个四边形回路的一条对角线的顶点间接入直流工作电源，另一条对角线的顶点间接入检流计，这个支路一般称做“桥”。适当地调节R0值，可使C、D两点电位相同，检流计中无电流流过，这时称电桥达到了平衡 实验原理 在电桥平衡时有： RaIa=RbIb RXIX=R0I0 且 ? Ia=IX, Ib=I0 则上式整理可得： 为了计算方便，通常把Ra/Rb的比值选作成10n（n=0,±1,±2,…）。令C=Ra/Rb，则： RX=CR0 可见电桥平衡时,由已知的Ra、Rb（或C）及R0值便可算出RX。人们常把Ra、Rb称做比例臂，C为比例臂的倍率；R0称做比较臂；RX称做待测臂。 实验原理 测量精度的提高 倍率C的选取与测量精度 电桥由非平衡态达到平衡态的过程中，需要调节比较臂电阻R0。显然R0调节位数越多，对电桥的平衡调节得越精细，由此给测量带来的误差就越小。为此在测量时要恰当地选取倍率C，以使R0调节的有效位数尽量多。例如本实验中R0是一只四钮电阻箱，调节范围为1～9999Ω，最小调节量为1Ω；待测电阻RX为1200Ω左右。由RX=CR0可知，只有选取C=1时，R0的四个旋钮才都用上，使电桥的平衡精细到四位有效数字。若采用内插法精确判断平衡，可获得五位有效数字，（此例若选C=0.1，用这只电阻箱能把桥调平衡吗？若选C=10，R0可获得几位有效数字？）可见正确选取倍率C，可提高测量精度。 实验原理 测量精度的提高 电桥灵敏度与测量精度 本实验中使用的AC5/Ⅱ型指针式检流计，其电流常数约为10-6A/格，当通过它的电流小于10-7A时，指针的偏转小于0.1格，我们很难觉察出来，仍认为电桥处于平衡态，从而给测量带来误差。对此，我们引入电桥灵敏度的概念，定义为： 或 实验原理 若忽略电源内阻，其表达式为： 实验原理 仪器用具 AC5/Ⅱ型指针式检流计，比例臂电阻四个（10Ω，100Ω，100Ω，1000Ω），电阻箱，甲电池二节，待测电阻两个，电键两个，滑线变阻器，微安表头一只（量限200μA,内阻700Ω左右），QJ—24型箱式直流电桥，数字繁用表。 实验内容 1. 自组单桥测未知电阻R1、R2，并测出电桥的灵敏度S1、S2。要根据R1（即RX）的粗知值（R1在1.2KΩ左右，R2在50Ω左右）正确选取倍率C，即Ra、Rb。 测量完毕，计算RX的不确定度时，除考虑桥臂误差ρc和ρ0外，还应考虑到对电桥平衡的判断误差。由于人眼只能分辩出检流计0.1格的偏转量，故判断误差应为0.1/S，因此RX测量的总相对不确定度为： ???????????????????????????????? 对于R1来说，可采用换臂法再测一次，比较两次测出的R1值。取平均以消除倍率误差。 2. 用QJ—24型电桥测R1和R2，并与自组桥的测量结果相比较，看看在误差范围内是否相吻合。?3．用数字万用表电阻档测量电阻。 注意事项 1.联好电路复查无误、倍率C和比较臂R0的值均已选置好、保护电阻R处于保护状态（K1断开）才许试接电源进行实验。如接通电源瞬间检流计指针锰偏撞针或一点不动应即断电检查原因。 2.换测电阻时，一定要重新选置Ra、Rb和R0，预先使桥接近平衡，并且断开K1，使R处于保护状态。改换电路必须先断开电源。 注意事项 3.调节电桥平衡时，应采用接通一下检流计支路看看偏转大小，适当调节R0再接通一下检流计支路看看偏转大小的办法，不可使检流计在通电情况下调R0，