實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握惠斯通電橋檢測阻值的原理及操作方式,理解雙臂電橋測內(nèi)阻的“三端”法接線的意義;2、掌握開爾文電橋檢測內(nèi)阻的原理及操作技巧;3、熟悉綜合性電橋儀的使用方式及電橋百分比和百分比內(nèi)阻的選擇原則。實(shí)驗(yàn)原理內(nèi)阻是電路的基本器件之一,內(nèi)阻的檢測是基本的電學(xué)檢測。用伏安法檢測內(nèi)阻,盡管原理簡單,但有系統(tǒng)偏差。在須要精確檢測電阻時(shí),必須用惠斯通電橋,惠斯通電橋適合于檢測中值內(nèi)阻(1~10所示。標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)阻R0、R1、R2待測內(nèi)阻RX連成四邊形,每一條邊稱為電橋的一個(gè)臂。在對角A之間接檢流計(jì)G。因而電橋由個(gè)臂、電源和檢流計(jì)三部份組成。當(dāng)開關(guān)KEKG接通后,各條大道中均有電壓通過,檢流計(jì)大道起了溝通ABC和ADC兩條大道的作用,好像一座“橋”一樣,故稱為“電橋”。適當(dāng)調(diào)節(jié)R0、R1R2的大小,可以使橋上沒有電壓通過,即通過檢流計(jì)的電壓IG0,這時(shí),B、D兩點(diǎn)的電勢相等。電橋的這些狀態(tài)稱為平衡狀。6-l惠斯通電橋原理圖態(tài)。這時(shí)之間的電勢差等于A、D之間的電勢差,B、C之間的電勢差等于D、C之間的電勢差。設(shè)ABC大道和ADC大道中的電壓分別為I1和I2,由歐姆定理得兩式相除,得即待測內(nèi)阻RX等于R1R0的乘積。
一般將R1R2稱為百分比臂,將R0為比較臂。2.雙電橋測低內(nèi)阻的原理單電橋測幾歐姆的低內(nèi)阻時(shí)電橋法測電阻,因?yàn)橐€內(nèi)阻和接觸內(nèi)阻10-2~10-4),早已不可忽視電橋法測電阻,造成檢測值偏差較大。改進(jìn)辦法是將其中的低阻值橋臂改為四端接法,并增接一對高內(nèi)阻(如圖2)。改用四線接法后的等效電路為圖3。r1,r2串聯(lián)在電源回路中,其影響可忽視。r3,r4接高內(nèi)阻,其影響也可忽視。實(shí)際的電路如圖2。由電路多項(xiàng)式解得數(shù)據(jù)表格:1、單電橋測內(nèi)阻數(shù)據(jù)記錄檢測對象單內(nèi)阻1單內(nèi)阻2并聯(lián)內(nèi)阻串聯(lián)內(nèi)阻倍率C1.001.001.001.0075.7973.8337.89149.3775.7973.8337.89149.370.10.10.020.1數(shù)據(jù)處理;數(shù)據(jù)處理:檢測四種方式的接入內(nèi)阻的儀器偏差:儀器偏差的估算公式為:單內(nèi)阻1:Δ儀=1*(0.05%*75.59+0.2%*75.59)=0.189;單內(nèi)阻2:Δ儀=1*(0.05%*73.83+0.2%*73.83)=0.184;串聯(lián)內(nèi)阻:Δ儀=1*(0.05%*37.89+0.2%*37.89)=0.095;并聯(lián)內(nèi)阻:Δ儀=1*(0.05%*149.37+0.2%*149.37)=0.448;估算出相對不確定度:合成不確定度的估算公式為:相對不確定度估算公式為:則各內(nèi)阻相對不確定度為:單內(nèi)阻1:單內(nèi)阻2:串聯(lián)內(nèi)阻:并聯(lián)內(nèi)阻:檢測結(jié)果為:所以得到下表:檢測值單內(nèi)阻1單內(nèi)阻2串聯(lián)內(nèi)阻并聯(lián)內(nèi)阻不確定度0.1890.1840.0950.448相對不確定度0.25%0.25%0.25%0.30%檢測結(jié)果75.590.18973.830.18437.890..370.448偏差剖析:電橋靈敏度與檢流計(jì)靈敏度成反比,檢流計(jì)靈敏度越高電橋的靈敏度也越高。電橋的靈敏度與電源電流E成反比,為了提升電橋靈敏度可適當(dāng)提升電源電流。電橋靈敏度隨著四個(gè)橋臂上的內(nèi)阻值的減小而降低。隨著的減小而降低。臂上的內(nèi)阻值選得過大,將大大增加其靈敏度,臂上的阻值值相差太大,也會增加其靈敏度。還有一些也會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)偏差,例如:電源電流不太穩(wěn)定;導(dǎo)線內(nèi)阻不能完全忽視;檢流計(jì)沒有調(diào)好零點(diǎn);檢流計(jì)靈敏度不夠高。