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携式直流单双臂电桥,是按照现行《中学理科教学仪器配备目录》的要求而设计的(配备目录中的编号为0413)。主要供中等学校物理实验室进行电阻测量使用。其面板如图54—1所示。
主要技术指标 1.测量范围:10-4-106Ω。 保证准确度测量范围:单桥10—104Ω;双桥10-2-102Ω。 2.内附检流计电流常数<5×10-7A/mm。 3.内附电源:直流6V(干电池四节)。 4.体积:280×200×110mm。 原理与结构 用单电桥测中值电阻时,操作方便,准确度较高。但在进行低值电阻测量时,由于连接导线电阻和接触电阻都包含在未知桥臂内,且阻值往往大于被测电阻值,因而会出现很大的误差。为克服这一弊病,常采用双臂电路,如图54—2所示。 测试中,未知电阻采用四端接线法。电流接头C1、C2,电位接头P1、P2均不在未知电阻桥臂中。但使R1=R1′,R2=R2′,那么接线电阻和接触电阻对测量结果影响甚微,完全可以忽略不计。因此即保证了电桥在测试低值电阻时的准确度。经推导可得: 图54-2中,R1=R1′为比较臂;R3为比例臂;R1=RS′为定值。 工作原理 携式直流单双臂电桥电原理图如图54-3所示。图中G为内附检流计,R为平滑调节臂,由四只同步十进开关与四十八个电阻线圈构成。K1为单桥比例臂,由六只总阻值为1000欧姆的电阻焊在开关上。K2为双桥比例臂,由四只标准电阻焊在开关上组成。K为电源切换装置。改变K、K1、K2就能使电桥分别当作单电桥或双电桥使用。 使用方法 1.首先按表54-3选择被测电阻的相对应的参数。 2.选择电源开关。使用单电桥时,开关置于“单”处,此时电源电压为6伏,电路串接限流电阻10欧。使用双电桥时,开关置于“双”处,电源电压为1.5伏,线路串接限流电阻0.5欧。需外接电源时,开关置于“关”处,内附电源即切断。 使用内接检流计时 先将“G”端钮上的连接片放在“外接”位置。调节检流计上方指零旋钮,使指针指零,每次测量之后,应检查指针是否偏离。为提高在高阻值测量中的精度,需外接高灵敏度检流计(如AC15型直流复射式检流计)时,应将连接片放在“内接”位置,外接检流计接在“外接”两端钮上。 单臂电桥的测量 先把双桥比例臂(双桥倍率旋钮)扳向“单”位置,电源选择开关也扳向“单”位置。将被测电阻接入“Rx1”接线柱两端。估计被测电阻值,选择“单桥倍率”的适当数值。检查无误后,先按下检流计按钮开关“G”,再按下电源开关“B”(按钮开关“B”“G”旋转90°可锁住),调节平滑调节臂的四支旋钮,使检流计指针指“零”。此时电桥平衡,被测电阻值等于:单桥倍率读数乘平滑调节臂读数(欧姆)。 如无法估计被测电阻值,一般将比例臂放在103档,比较臂放在1000欧上,按下“B”按钮,然后轻按“G”按钮后即松开,如检流计指针晃向“+”的一边,说明被测电阻大于1000欧,可把比例臂放在104档,再次接下“B”、“G”按钮,如果指针仍在“+”边,可把比例臂放在105档。如果开始时指针晃向“-”边,则说明被测电阻小于1000欧,可把比例臂放在102档或10档上。如此,可得Rx的大约数值然后选定倍率,调节四个比较臂读数盘,使检流计平衡。 双臂电桥的测量 先把单桥倍率扳向“双”位置,电源选择开关置于“双”位置。将被测电阻按图54-4所示联接。C1C2为电流端,P1P2为电位端,AB之间为被测电阻,测量方法同单桥,电桥平衡时被测电阻值等于:双桥倍率读数乘平滑调节臂读数(欧姆)。 为保证测量精度,使用时比较臂应不小于0.01欧。用作单桥时,最好用上比较臂X1读数盘。 基本误差 在保证准确度温度范围内,相对湿度小于80%的条件下,其基本量程内允许误差为: 式中:K为比例系数;R为平滑调节臂读数示值(欧);a为准确度等级;Δ为电桥基本误差;ΔR为平滑调节臂最小步进一个示值。 单臂电桥≤0.002欧; 双管电桥电位接线和内桥臂电流端接线均≤ 0.02欧。 检验方法:用AC15/6型光点检流计、ZX54型精密直流电阻箱(0.01级)、BZ11型过度标准电阻XO.01欧、XO.1欧(0.01级)、YJ一44型直流稳压电源,采用整体法检验,其基本误差应符合要求。 携式直流单双臂电桥的检验(示值误差和绝缘电阻) 示值变差:在保证准确度测量范围内进行。测量前需来回旋转开关位置。对同一被测对象,取其中最大的一次变差为该电桥的示值变差,其变差不应超过0.2欧。 内附检流计 (1)灵敏度检验:在规定的供电电压设基本量程内,测量时先使电桥平衡,使检流计指针指零。然后改变桥臂电阻a%,检流计指针偏转应不小于1小格(a──准确度等级:单桥 0.2,双桥0.5)。 (2)阻尼时间:断电后,指针应在不超过4秒的时间内停止。 (3)电流常数:小于5×10-7安/毫米。 (4)机械调零:调整(旋动调零器)检流计机械调零器,指针应左右移动大于5格。 耐压试验 在环境温度+15℃~25℃,相对湿度不大于80%的条件下,电桥电路与外壳间的绝缘强度,应能耐受频率为50赫,500伏的正弦交流电压,历时1分钟不击穿。试验时,升压、降压速率约为100伏/秒。 维护修理一 1.当测量低值电阻时,工作电流较大(达3安左右),可接入20安/时以上的蓄电池或直流稳压电源。 2.在测量电感、电路(电机,变压器等)的直流电阻时,应先按下“B”按钮,再按“G”按钮;断开时,先松开“G”,后松开“B”。 3.使用双桥时,“B”按钮应间歇使用,以避免浪费电源。接线柱到被测电阻间连接导线的电阻不得大于0.05欧。 准确度等级 准确度等级:见表54-1。 非基本量程和允许误差 电桥的非基本量程和允许误差,见表54-2。 维护与修理二 1.电桥放置时间较长而重新使用时,应将各旋钮开关转动数次,以使接触良好。同时进行电桥绝缘电阻的测试(电桥所有端钮与外壳间的绝缘电阻不应小于50兆欧)。 2.电桥应存放在10℃-40℃,相对湿度不大于80%的且不含腐蚀气体的环境中,使用时应轻拿轻放,搬动时应锁闭内附检流计(检流计连接片放在“内接”位置)。较长时间不使用时,应将内附电池取出。 绝缘电阻:用ZC25-3型兆欧表检验,电桥所有端钮与电桥外壳间的绝缘电阻不应小于50兆欧。 该电桥采用密闭箱式结构。平滑调节臂、单双桥比例臂、检流计、工作电源和标准电阻均装于一块金属面板上。所有电阻元件均采用优质漆包锰钢漆包线,以无感式绕于高频瓷管上,并经过严格的人工老化筛选,从而保证阻值稳定可靠。设计时考虑到使用方便。可从电桥面板上的平滑调节臂示值和倍率档示值直接读出被测阻值。 |
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