直流电桥的原理及使用

一、直流单臂电桥

直流单臂电桥又叫惠斯登电桥，其内部附有指零仪及电源，整个测量机构装在金属外壳内，便于携带，适用于现场测量中值电阻(1Ω~1MΩ)。

1、直流单臂电桥的工作原理

如上图所示，图中Rx为被测电阻，G为检流计，R2、R3、R4为可调电阻。当满足关系式R2/R3=Rx/R4时，电路达到平衡。此时检流计中通过的电流为零(指针不动)。R2、R3称为比例臂，R4称为比较臂。比较臂的数值乘上比例臂的倍数即为被测电阻的阻值。

2、直流单臂电桥的使用方法

1）使用前,先把检流计的锁扣打开，并调节调零器，将指针调到零位。

2）估计被测电阻近似值,然后参照说明书上的表格选择适当的比例臂(倍率)，使比较臂可调电阻的各档能够充分利用，以提高其精度。

3）接入电阻时，应选择较粗较短的连接导线，并将接头拧紧，尽量提高测量精度。

4）在测量电感电路的电阻(如电动机、变压器等)时，应先接通电源按钮，再接通检流计按钮。测量结束后，应先断开检流计按钮，再断开电源按钮，以免线圈的自感电动势损坏检流计。

5）电桥电路接通后，如检流计指针向“+”方向偏转，应增加比较臂的电阻；如指针向“-”方向偏转，则应减小比较臂的电阻。反复调节比较臂电阻，直至指针指向零位为止。读出刻度盘的电阻值再乘以倍率，即为所测电阻值。

6）电桥使用完毕，应立即将检流计的锁扣锁上，以免在搬动过程中，将悬丝震坏。

7）电池电压偏低会影响电桥的灵敏度，如发现电池电压偏低时应及时调换。采用外接电源时，必须注意极性，切勿使电压超过规定值，否则可能烧坏桥臂电阻。

二、直流双臂电桥

直流双臂电桥又叫凯尔文电桥，用来测量10-5~1Ω的小电阻。双臂电桥能消除单臂电桥因连接导线电阻和接触电阻造成的测量误差，取得比较准确的测量结果。

1、直流双臂电桥的工作原理

直流双臂电桥由检流计、直流电源、桥臂电阻、调节电阻、电流接头、电压接头等组成。

1）如上图所示，图中Rx是被测电阻，Rn是比较用的可调电阻。Rx和Rn各有两对端钮，C1和C2、Cn1和Cn2是它们的电流端钮；P1和P2、Pn1和Pn2是它们的电位端钮。

2）接线时必须使被测电阻Rx接在电位端钮P1和P2之间，而电流端钮在电位端钮的外侧，否则就不能排除和减少接线电阻与接触电阻对测量结果的影响。

3）比较用可调电阻的电流端钮Cn2与被测电阻的电流端钮C2用电阻为r的粗导线连接起来。

4）R1、R1,、R2和R2,是桥臂电阻，其阻值均在10Ω以上。在结构上把R1、R1,及R2、R2,做成同轴调节电阻，以便在改变R1或R2的同时，R1,和R2,也会随之变化，并能始终保持下列关系：

R1/R1,=R2/R2,

5）测量时接上Rx，调节各桥臂电阻使电桥平衡。此时，因为IR=0，可得到被测电阻Rx为：

Rx=R2Rn/R1

6）可见，被测电阻Rx仅取决于桥臂电阻R2、R1的比值和比较用可调电阻Rn，而与粗导线电阻r无关。比值R2/R1称为直流双臂电桥的倍率。所以电桥平衡时

被测电阻值=倍率读数×比较用可调电阻读数

7）因此，为了保证测量的准确性，连接Rx和Rn电流端钮的导线应尽量选用导电性能良好且短而粗的导线。

8）只要能保证R1/R1,=R2/R2,、R1、R1,、R2和R2,均大于10Ω，r又很小，且接线正确，直流双臂电桥就可较好地消除或减小接线电阻与接触电阻的影响。因此，用直流双臂电桥测量小电阻时，能得到较准确的测量结果。

2、直流双臂电桥的使用方法

1）在电池盒内装入1.5V、1号电池4~6节并联使用，晶体管指示放大仪器工作电源为6F22、9V电池2节并联使用，此时电桥就能正常工作。如用外接直流电源1.5~2V时，电池盒内的1.5V电池应预先全部取出。

2）将B1开关扳到通位置，等稳定后(约5min)，调节检流计指针在零位。灵敏度旋钮放在最低位置。将被测电阻按四端连接法接在电桥相应的C1、P1、P2、C2的接线柱上。

3）估计被测电阻值的大小，选择适当的倍率位置，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上。如发现检流计灵敏度不够，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。

被测电阻=倍率读数×(步进读数+划线读数)

4）被测电阻与倍率位置的选择见下表。