QJ23型直流单电桥Word格式.docx

1、注意：一般情况下， “B”按钮应间歇使 用。此时电桥已处平衡，记录 Ri/R2= , R3= ;而被测电阻Rx为Rx= R1/R2 X（ R3）欧（6） 测灵敏度 S,调节R3,使检流计指针左偏（或右偏） 3R3= , zn = ,S（7）检查数据，整理仪器。（8） 使用完毕，应把“电源选择”开关拔向“外”位置上。3注意事项（1）.不能长时间按下按钮 B,持续通电易使桥臂电阻升温，影响实验精度;（2）.不能长时间按下按钮 G,否则可能烧坏检流计。总之，要间断通电，不能连续通电。4数据及结果RxR1/R2R3R3Al12345附录一：仪器描述详细内容型号QJ23型直流电阻桥测量范围0Q11.11

2、0MQ倍率量程分辨力准确度X10-30-11.110 Q1mQ1%X10-20-111.10 Q10mQ0.5%X10-10-1.1110k Q100mQ0.1%X0-11.110k Q1 QX100-111.10k Q10 QX1020-1.1110M Q100QX1030-5.000M Q1k Q2%5-ii.iiOM Qik Q5%桥路电源4.5V （3节i.5V i号电池串联）指零仪电源9V （i节6F22型叠层电池）外型尺寸（L）320mrm （W） 280mrW （H） i70mm重量3kg备注：QJ44型直流双臂电桥，内附晶体管指零仪和能内附工作电源。适合于工矿企业、实 验室或车

3、间现场，对直流低值电阻作准确测量。如用来测量金属导体的电阻率，导线电阻， 直流分流器电阻、开关，电器的接触电阻以及各类电机、 变压器的绕线电阻及其升温试验等。附录二：1单臂电桥测电阻的原理上图为单臂电桥测量电阻的电路原理图，图中包含有四个电阻， RX为待测电阻，是测量的对象；Ri、R2均为已知电阻；电阻R3的阻值不但已知，而且具有 较大的调节范围。开关 Ki闭合后，电流从电源的正极出发，在 a点分流为两个 部分，由左朝右，分别经过b点和c点，在d点重新汇合，回到电源负极。整个 电路的关键部分在于在b点和c点之间架了一个“桥”，检流计用来指示“桥” 上有没有电流。在实验中，根据检流计指针的偏转情

4、况，相应地调节电阻 R3的值，直到检流计指针指零，“桥”上的电流等于零，整个电路达到了一个特殊的 状态，称为电桥的平衡状态。本次实验正是利用电桥的平衡状态测量电阻的。电桥平衡时，检流计指针指零，“桥”上的电流等于零，b点和c点电位相 等，因而a、b两点的电压U a b和a、c两点的电压U a c相等。U a b就是电阻Ri上的电压，可以Ri的阻值和通过Ri的电流的乘积，即& ； U a c就是 Ri +Rx电阻R?上的电压，可以表示为 R2的阻值和相应的通过 R2的电流的乘积，明而重要的关系式Rx = Ri R3，标记为（i）。R2公式（i）表示，当电桥处于平衡状态时，Rx等于Ri除以R2乘以

5、Rs。因为 Ri、R2、Rs均为已知电阻，从而达到我们测量电阻 RX的目的。其中Ri、R2是以比值的形式出现的，因而在电路中称 Ri和R?为比例臂；R3是用来调节电桥以达到平衡状态的，称为比较臂；Rx是待测电阻，称为测量臂。这样，整个电桥就是由四个桥臂和一个“桥”共同构成。由以上讨论可以知道，单臂单桥是否处于平衡状态，决定于四个桥臂电阻的 值，与电源电压没有关系。我们的测量避免了电源电压波动的影响， 因此误差更 小，精度更高，测量更可靠，这是用单臂单桥测量电阻的一个主要特点， 精度比 较咼。2测量不确定度我们都知道，任何测量过程都不可避免地存在着误差。 因此，误差分析是一 个完整的实验过程中不

6、可缺少的重要环节。在原来的物理实验课上，对于每一个 实验，都包括相应的误差分析部分，比如系统误差的分析和计算、偶然误差的分 析和计算、误差的合成与表达等等。而现在，情况有所变化，我们大家所熟悉的 误差理论已经为国际计量界所淘汰， 取而代之的是一种更科学，更合理，实际操 作性更强的新的理论体系，叫做不确定度理论。在该理论中，对于任何测量过程， 根据一定的程序，计算一个参数，叫做测量不确定度，用测量不确定度这个参数 定量的评价测量的质量。测量不确定度越小，测量质量越高。适应这一转变，在 现在的物理实验课上，我们也要求同学们应用不确定度理论来评价测量质量， 而不再使用误差分析理论。那么，对于单臂电桥

7、测量电阻这一测量过程， 如何计算测量不确定度呢？具 体计算步骤如下：（1）计算仪器误差限4ns。一定程度上，可以说，测量的好坏，决定于所 使用的测量仪器的好坏。测量仪器的好坏用仪器的精度等级来表示， 仪器的精度 等级对测量的影响称为仪器误差， 而仪器误差限对应仪器误差的上限。 对于单臂 电桥测量电阻这一测量过程，相应的仪器误差限等于（2）其中K就是单臂电桥的精度等级，标示在单臂电桥的铭牌上； Rx是待测电阻值，见（1）; Rn是Rx的数量级，比如，经过测量，Rx等于432.1 Q,因为Rx 是几百欧姆的电阻，因此，取 Rn为102;又比如，经过测量，Rx等于5678Q, 因为Rx是几千欧姆的电

8、阻，因此，取 Rn为103。总之，Rn是Rx的数量级。（2）计算灵敏度误差限4要搞清楚什么是灵敏度误差限，如何计算灵敏度误差限，必须首先搞清 楚另外一个问题：什么是单臂电桥的灵敏度？单臂电桥的灵敏度S二亠，单位：格/欧姆。定义为：当电桥处于平衡状态 g时，待测电阻的变化引起的检流计指针的偏转程度。 灵敏度越大，检流计对于待测电阻的变化越敏感，我们对于电桥的平衡状态的判断越准确，测量质量越高。电桥的灵敏度也是影响测量质量的一个主要因素。 电桥的灵敏度对测量的影响称为灵敏度误差，而灵敏度误差限对应灵敏度误差的上限。灵敏度误差限 4与电桥的灵敏度的关系是4=0.2格/S 单位：欧姆 （3）灵敏度S越

9、大，灵敏度误差限4越小，测量质量越高。其中的0.2格是计量 上的一个约定。当检流计偏转量比较大时，人的眼睛容易分辨；当检流计偏转量 很小很小时，人的眼睛无法分辨。能够分辨和无法分辨的界限，计量上约定为0.2格，即检流计最小刻度的1/5。只有知道了电桥的灵敏度S,才能计算灵敏度误差限 A。在我们今天的实验 中，待测电阻Rx是给定的，无法改变。因此，不能直接用灵敏度的定义式来测 量电桥的灵敏度S。当电桥处于平衡状态时，待测电阻 Rx的变化可以引起检流计的偏转，比较臂电阻 R3的变化也可以引起检流计同样的的偏转。因此，在今 天的实验中，我们用比较臂电阻 R3的变化等效待测电阻Rx的变化，从而测量电

10、桥的灵敏度S,具体计算公式是：S =Ri公式（4）的推导要用到公式（1）。其中Ri、R2、R3对应电桥的平衡状态。 在平衡状态时改变比较臂电阻 R3到R3,相应地检流计偏转了 A1格，从而求得 电桥的灵敏度S。应用（3）就可以求得灵敏度误差限 厶。下标表示待测电阻Rx的不确定度。（1）中我们讨论了电桥的精度等级是影响测量的一个重要因素； （2）中我们讨论了电桥的灵敏度也是影响测量的一个重要因素。在单臂电桥测量电阻的过 程中，影响测量质量的因素很多，但主要因素就这两个。我们忽略其他次要因素， 从而求得测量不确定度U RX为1是因为仪器误差限和灵敏度误差限对应的都是误差上限，而测量不确定度Urx对

11、应的不是误差上限，而是一倍标准差。要把仪器误差限和灵敏度误差限化为一倍标准差就需要乘一个系数。 误差分布不同，系数也不同，因为仪器误差和（4）测量结果表达式在原理的第一部分，我们讨论了如何得到待测电阻的值，在原理的第二部分， 我们讨论了如何得到测量不确定度的值。公式（6）就是将这两部分综合在一起 的完整的测量结果表达式，它表示：我们的测量结果Rx等于测量值一一见（1）， 加减测量不确定度一一见（6），单位欧姆，括弧P=0683是置信概率；Erx等于 不确定度除以测量值并把商化为百分数，表示相对不确定度，相应的， Urx也叫做绝对不确定度。这种形式是国家有关计量标准所要求的， 也是国际社会通用的

12、。 我们再次强调测量结果表述的规范性， 因为只有这样才有利于国内或者国外， 同行之间或者不同行之间互相引用，互相比对，互相参考，互相验证等等。（二） QJ23型直流单电桥检验步骤及误差计算首先把被检电桥倍率打在 “X档上（全检量程），分别检比较臂 X1000，X100，X10, X1 档各点（19 ），标准电阻箱给出相应的电阻值以保证电桥平衡即可， （电阻箱最好采用HY16505型0.01级宽范围的） 附录一：例：一台QJ23型0.2级单桥，第一，二读数盘的检定结果如表 1，倍率检定结果如表2，全检量限倍率为 X1，标准电阻箱采用的是 HY16505型，标准电阻箱的残余电阻为 0.011傢连接标准电阻箱的导线电阻为 0.015 Q表1 全检量限（X）检定结果第-读数盘第:二读数盘读数盘标准误差示（Q）值电阻箱（%）1000*998.4+0.161100*1097.921002103.5+0.192000*2003.8-0.1912001199.12200*2204.5-0.2030003005.113001298.423002303.840004006.714001398.424002403.850005007.515001498.525002503.960006008.016001598.726002604.170007006.7