武海軍

摘 要：單臂電橋可以測量10～1 000 000 Ω的中值電阻。傳統(tǒng)的測量方法是，先用萬用表估測直流電阻，然后根據(jù)估測電阻確定比例臂，再調(diào)節(jié)電橋平衡，從而計(jì)算出被測電阻?？墒?，如果沒有萬用表或者萬用表估測的電阻不準(zhǔn)確，則無法測量。簡要介紹了一種不用萬用表估測電阻值，直接用QJ23單臂電橋測量直流電阻的巧方法，以期為日后的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：單臂電橋；萬用表；比例臂；電橋平衡

中圖分類號：TM938.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.03.029

電工測量儀表根據(jù)用途可分為兩大類，一類是安裝式儀表，比如電流表、電壓表、功率表等安裝到配電柜中，用來測量電力線路中的電氣參數(shù)的；另一類是便攜式儀表，比如萬用表、兆歐表、電橋等儀表，它們是電氣工作者隨身攜帶的，用來測量某些線路某個(gè)時(shí)刻的電氣參數(shù)。作為一個(gè)電氣工作者，經(jīng)常要測量一些中值電阻，其中，QJ23單臂電橋就是使用頻率比較高的便攜式儀表。然而，傳統(tǒng)的測量方法是需要萬用表先估值，然后才能測量?？墒牵?jīng)常會(huì)因?yàn)闆]有萬用表或因?yàn)槿f用表估測值不準(zhǔn)確而無法測量，所以，需要不斷探索?？煞癫挥锰崆肮罍y電阻，直接利用電橋的測量特點(diǎn)測量呢？筆者通過研究電橋的結(jié)構(gòu)和工作原理，總結(jié)出了一個(gè)直接測量中值直流電阻的巧方法，調(diào)節(jié)電橋時(shí)非常方便。下面簡要介紹QJ23單臂電橋巧測電阻的原理和方法，以便讓所有電氣工作者方便使用。

1 單臂電橋測量直流電阻的工作原理

單臂電橋是一個(gè)比較式儀表，要想求1個(gè)待測電阻Rx，就要比較它與另外3個(gè)電阻R2，R3，R4組成的橋式電路。當(dāng)這個(gè)橋式電路接上電源后，如果2個(gè)電橋的中點(diǎn)電位相等，則這兩點(diǎn)連接的電路中的電流等于零。如果這兩點(diǎn)間連接一個(gè)檢流計(jì)，則此時(shí)檢流計(jì)指針指零，此時(shí)稱為電橋平衡；如果檢流計(jì)指針不指零，則稱為電橋不平衡。當(dāng)電橋平衡時(shí)，被測電阻Rx正好等于其中一個(gè)比較電阻R4與另外2個(gè)電阻的比值R2/R3的乘積。通常情況下，將比較電阻R4稱為電橋的比較臂，在制作電橋比較臂時(shí)，由4個(gè)串聯(lián)的可調(diào)電阻箱組成，這四個(gè)電阻箱由9個(gè)1 Ω、9個(gè)10 Ω、9個(gè)100 Ω、9個(gè)1 000 Ω的電阻組成。比較臂R4由電阻箱上的4個(gè)電阻的阻值相加而得，通過調(diào)節(jié)每個(gè)電阻箱的讀數(shù)盤旋鈕，可以改變這4個(gè)串聯(lián)電阻的阻值，所以，R4的阻值范圍是0～9 999 Ω。而另外2個(gè)電阻的比值R2/R3稱為電橋的比例臂。為了方便計(jì)算，可將其制作成10的整倍數(shù)的倍率，例如QJ23型單臂電橋?qū)⒈壤壑谱鞒?個(gè)固定的比率，分別是×0.001，×0.01，×0.1，×1，×10，×100，×1 000，標(biāo)示在一個(gè)讀數(shù)盤上，通過旋轉(zhuǎn)讀數(shù)盤切換比率。電橋平衡時(shí)，被測電阻Rx=比較臂讀數(shù)×比例臂讀數(shù)。

2 QJ23單臂電橋傳統(tǒng)測量方法

QJ23單臂電橋測量直流電阻的傳統(tǒng)方法是：①將檢流計(jì)的鎖扣打開，把“內(nèi)接”和“外接”的選擇開關(guān)置于“內(nèi)接”處，調(diào)節(jié)調(diào)零器，將指針調(diào)到零位。②把被測電阻接在“Rx”的位置上，要求使用比較粗、比較短的連接導(dǎo)線，并將漆膜刮凈。另外，接頭要擰緊，以免使用線夾。接頭接觸不良會(huì)使電橋的平衡不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)可能損壞檢流計(jì)。③用萬用表先估計(jì)一下被測電阻的大小，選擇適當(dāng)?shù)谋容^臂倍率。選擇的原則是，充分利用比較臂的4個(gè)電阻，保證測量結(jié)果有4位有效數(shù)字。為此選擇的方法是，被測電阻為幾歐姆時(shí)，比例臂應(yīng)選0.001；被測電阻為幾十歐姆時(shí)，比例臂應(yīng)選0.01；被測電阻為幾百歐姆時(shí)，比例臂應(yīng)選0.1；被測電阻為幾千歐姆時(shí)，比例臂應(yīng)選1，其他以此類推。④先按下電源按鈕B（鎖定），再按下檢流計(jì)的按鈕G（點(diǎn)接）。⑤調(diào)整比較臂電阻，使檢流計(jì)指向零位，保證電橋平衡。如果指針指“+”偏轉(zhuǎn)，則需增加比較臂電阻；如果指針向“-”偏轉(zhuǎn)，則需減小比較臂電阻。⑥讀取數(shù)據(jù)，被測電阻Rx=比較臂讀數(shù)×比例臂讀數(shù)。⑦測量完畢，先斷開檢流計(jì)按鈕G，再斷開電源按鈕B，然后拆除被測電阻，將檢流計(jì)鎖扣鎖上，以防搬動(dòng)過程中損壞檢流計(jì)。

由此可以看出，使用電橋測量之前，先要用萬用表估測被測電阻，選定比例臂，然后根據(jù)檢流計(jì)的偏轉(zhuǎn)方向選擇比較臂，調(diào)節(jié)電橋平衡。顯然，對電阻的估測和選定比例臂倍率的過程都是利用非電橋的功能完成的，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不太方便，所以，需要相關(guān)人員不斷探索，尋找更好的測量方法。

3 QJ23單臂電橋直接測量的巧方法

QJ23單臂電橋直接測量直流電阻的巧方法如下。

3.1 調(diào)節(jié)檢流計(jì)

調(diào)節(jié)檢流計(jì)，將其指針指到零。

3.2 將被測電阻接到接線柱

將被測電阻接到標(biāo)有“Rx”的2個(gè)接線柱上，注意要擰緊接線柱，以減少接觸電阻。

3.3 選擇比例臂

選擇比例臂時(shí)，先把比較臂預(yù)調(diào)到1 000 Ω，再把比例臂預(yù)調(diào)到×1倍率擋。這里，預(yù)調(diào)比較臂為1 000 Ω的原因是比較臂有4個(gè)有效數(shù)字時(shí)的最小值就是1 000 Ω，可以先選最小值，測量時(shí)數(shù)值往大調(diào)整。而比例臂預(yù)調(diào)到×1倍率擋的目的是比例臂共有7個(gè)倍率，×1倍率擋是最中間一擋，可以將其左右調(diào)節(jié)到其他擋位，測量時(shí)調(diào)到最大擋和最小擋的距離都是最近的。然后先按下電源“B”按鈕并且鎖閉，再按下檢流計(jì)按鈕“G”，看檢流計(jì)指針怎么擺動(dòng)后斷開檢流計(jì)“G”按鈕。如果檢流計(jì)指針向“+”方向擺動(dòng)，則把比例臂的倍率增大一擋到×10倍率。再次按下檢流計(jì)按鈕“G”，看檢流計(jì)的指針擺動(dòng)方向后，斷開檢流計(jì)“G”按鈕。如果檢流計(jì)向“-”方向擺動(dòng)，則此時(shí)可遵循“遇大定小”的原則，比例臂倍率可以回調(diào)到×1倍率擋，則比例臂就可以確定為×1倍率擋了；如果指針還是向“+”方向擺動(dòng)，則可以把比例臂再調(diào)高一擋到×100擋。再次按下檢流計(jì)按鈕“G”，看檢流計(jì)指針的擺動(dòng)方向后，斷開檢流計(jì)“G”。直到指針向“-”擺動(dòng)時(shí)，即可遵循“遇大定小”的原則，則比例臂就是比指針向“-”擺動(dòng)時(shí)這一擋小一擋的倍率了。同理，比例臂在×1倍率擋，比較臂在1 000 Ω的初始位置時(shí)，調(diào)節(jié)電橋時(shí)，如果檢流計(jì)向“-”方向擺動(dòng)，則可減小比例臂到×0.1倍率擋，繼續(xù)調(diào)節(jié)電橋；如果檢流計(jì)指針向“+”方向擺動(dòng)，則可遵循“遇大定小”的原則，比例臂倍率即可確定為此時(shí)的×0.1倍率擋。如果此時(shí)檢流計(jì)向“-”方向擺動(dòng)，則可繼續(xù)減小比例臂到×0.01倍率擋，調(diào)節(jié)電橋，直到檢流計(jì)指針向“+”方向擺動(dòng)。按照“遇大定小”的原則，此時(shí)檢流計(jì)指針向“+”方向擺動(dòng)時(shí)所對應(yīng)的倍率就是確定的比例臂。

3.4 調(diào)節(jié)比較臂

比例臂的倍率確定后，比較臂從1 000 Ω開始調(diào)試增加，按下檢流計(jì)按鈕“G”，看檢流計(jì)指針的擺動(dòng)方向，并斷開檢流計(jì)“G”。如果檢流計(jì)指針向“+”方向擺動(dòng)，則增加比較臂的4個(gè)電阻箱。電阻箱阻值的增加順序由高位到低位進(jìn)行，即先增加比較臂的×1 000電阻箱，增加順序是從1～9，從小到大，只要檢流計(jì)的指針向“+”方向擺動(dòng)，就一直增加，直到指針向“-”方向擺動(dòng)了，則說明這一位增加的多了，往回減小一位。接著再開始增加×100的電阻箱，與上一位的增加規(guī)律一樣，也是從1～9調(diào)節(jié)，只要檢流計(jì)的指針向“+”方向擺動(dòng)就一直增加，直到指針向“-”方向擺動(dòng)了，說明這一位增加的又多了，則往回減小一位。然后按照上述增加的規(guī)律依次再增加×10的電阻箱和×1的電阻箱，直到檢流計(jì)指針指零，即電橋平衡為止。之后先斷開檢流計(jì)按鈕“G”，再斷開電源按鈕“B”。

3.5 讀取數(shù)據(jù)并計(jì)算阻值

讀取數(shù)據(jù)，并計(jì)算阻值，被測電阻=比較臂讀數(shù)×比例臂讀數(shù)。

3.6 拆除電阻

拆除電阻，將比較臂的各個(gè)旋鈕置于零，將檢流計(jì)的“內(nèi)接”開關(guān)切換到“外接”處，鎖住檢流計(jì)，以免搬動(dòng)時(shí)損壞檢流計(jì)的懸絲。

4 結(jié)束語

用單臂電橋測量直流電阻，傳統(tǒng)的測量方法不僅需要用萬用表估測電阻，還需要根據(jù)估測出的阻值推導(dǎo)一番方可確定比例臂。這種方法十分不方便，而且容易出錯(cuò)。采用單臂電橋直接測量的方法，只需看清檢流計(jì)的偏轉(zhuǎn)方向即可調(diào)節(jié)比例臂和比較臂的擋位，簡便易學(xué)。調(diào)節(jié)速度快，測量準(zhǔn)確度高，是單臂電橋測量直流電阻的優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕