電橋法測(cè)電阻方法詳解

電橋法作為一種經(jīng)典的電路測(cè)量技術(shù)，廣泛應(yīng)用于電阻、電容、電感等多種電子元件參數(shù)的精準(zhǔn)測(cè)量中，尤其在電阻測(cè)量領(lǐng)域，它以其高精度、簡(jiǎn)便易行的特點(diǎn)受到工程師和技術(shù)人員的青睞。本文將詳細(xì)介紹電橋法測(cè)電阻的工作原理、步驟、特點(diǎn)及應(yīng)用實(shí)例。

電橋法測(cè)電阻的基本原理

電橋法測(cè)電阻的核心器件是惠斯登電橋(又稱(chēng)平衡電橋)。惠斯登電橋由四個(gè)電阻R1、R2、R3和Rx組成，其中Rx是我們待測(cè)的未知電阻。這四個(gè)電阻按照一定的方式連接在一起，形成一個(gè)閉合回路，同時(shí)接入一個(gè)直流電源。電橋的兩端再并聯(lián)一個(gè)檢流計(jì)或電流表，用來(lái)檢測(cè)通過(guò)電橋的電流是否為零。

當(dāng)電橋達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，即檢流計(jì)指示為零，表明電橋的兩對(duì)相對(duì)臂(R1與R2，R3與Rx)之間的電壓降相等，由此可以得出以下關(guān)系式：

\[ \frac{R1}{R2} = \frac{R3}{Rx} \]

通過(guò)調(diào)整已知電阻R1、R2、R3中的至少一個(gè)可調(diào)電阻，使電橋達(dá)到平衡，即可根據(jù)上述公式計(jì)算出Rx的值。

電橋法測(cè)電阻的操作步驟如下：

1. 準(zhǔn)備工作：首先，應(yīng)檢查各個(gè)繼電器和校正器是否正常，并將所有旋鈕旋至“0”位，以確保整個(gè)電路狀態(tài)平衡。同時(shí)，將測(cè)試用電阻和絞線(xiàn)電纜準(zhǔn)備好，確保電阻或電纜無(wú)損壞。

2. 搭建電橋電路：將絞線(xiàn)電纜連接到電橋上，并在電橋的相應(yīng)位置插入電阻測(cè)試子。對(duì)于單臂或雙臂電橋的選擇，應(yīng)根據(jù)被測(cè)量電阻的大小來(lái)決定。

3. 調(diào)整電橋平衡狀態(tài)：打開(kāi)檢流計(jì)鎖扣，調(diào)整指針至零位。接通電源后，按下電源按鈕，再按下檢流計(jì)按鈕，觀(guān)察檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)情況。通過(guò)調(diào)節(jié)電橋中的其他電阻，使電橋電路中的電壓差為零，從而達(dá)到平衡狀態(tài)。

4. 記錄電阻值：在電橋達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，記錄電阻箱中的已知電阻值，以及電橋電路中的其他電阻值。然后，通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算，可以得出未知電阻的值。

5. 注意事項(xiàng)：在操作過(guò)程中，若不知被測(cè)電阻以前的測(cè)量值，可先用萬(wàn)用表進(jìn)行粗測(cè)。同時(shí)，接線(xiàn)要牢固，以防測(cè)量時(shí)因接線(xiàn)松脫造成電橋極不平穩(wěn)而損壞檢流計(jì)。對(duì)于電感較大的被測(cè)元件，應(yīng)先將電源按鈕按下一段時(shí)間后，再按檢流計(jì)按鈕。測(cè)量結(jié)束后，應(yīng)先松開(kāi)檢流計(jì)按鈕，然后斷開(kāi)電源按鈕。

電橋法測(cè)電阻的特點(diǎn)

1. 高精度：由于采用平衡原理，當(dāng)電橋平衡時(shí)，微小的電阻變化就能引起電流顯著變化，因此，這種方法能實(shí)現(xiàn)非常高的測(cè)量精度，尤其在精密測(cè)量場(chǎng)合優(yōu)勢(shì)明顯。

2. 抗干擾能力強(qiáng)：由于采用的是比較測(cè)量的方式，外界環(huán)境因素(如溫度、電源波動(dòng)等)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響較小。

3. 適用范圍廣：不僅可以測(cè)量小到毫歐級(jí)的大到兆歐級(jí)的電阻，而且還可以用于非接觸式測(cè)量，例如熱電阻、壓敏電阻等。

電橋法的應(yīng)用實(shí)例

低阻抗電阻測(cè)量：在生產(chǎn)線(xiàn)上，對(duì)電路板上的貼片電阻或者引腳電阻進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的質(zhì)量檢驗(yàn)時(shí)，常采用電橋法進(jìn)行批量測(cè)試。

高阻抗電阻測(cè)量：在研究絕緣材料電阻率、高壓電纜絕緣層電阻、大型電機(jī)繞組電阻等情況下，由于電阻值較高，常規(guī)方法難以直接測(cè)量，而電橋法則能有效地解決這一問(wèn)題。

特殊電阻測(cè)量：例如熱敏電阻、光敏電阻等隨環(huán)境變量變化的電阻元件，可通過(guò)電橋法動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)其阻值變化。

電橋法測(cè)電阻是一種科學(xué)、實(shí)用的測(cè)量手段，它不僅適用于實(shí)驗(yàn)室條件下的精確測(cè)量，也是工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中不可或缺的一種測(cè)量技術(shù)。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)和集成電路的發(fā)展，許多現(xiàn)代化的電阻測(cè)量?jī)x器已經(jīng)將電橋法作為核心測(cè)量原理集成在內(nèi)，進(jìn)一步提升了電阻測(cè)量的便捷性和準(zhǔn)確性。