單臂電橋測(cè)電阻靈敏度的分析

張 瑾

（安徽省計(jì)量科學(xué)研究院，安徽 合肥 230051）

1 單臂電橋測(cè)電阻原理和電橋相對(duì)靈敏度

影響單臂電橋測(cè)電阻靈敏度的因素較多，實(shí)驗(yàn)中需充分發(fā)揮檢流計(jì)的平衡指零作用。電橋平衡時(shí)表示為：

電路靈敏度是影響單臂電橋測(cè)電阻的主要因素。檢流計(jì)靈敏度的公式為：

電橋相對(duì)靈敏度為：

由式（3）可知，S相對(duì)越高，電橋越靈敏，測(cè)量結(jié)果精準(zhǔn)度越高。

2 實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)和處理

根據(jù)圖1方式連接單臂電橋電路，測(cè)量1 000 Ω的電阻。

圖1 單臂電橋電路

當(dāng)其他條件不變時(shí)，改變電源電動(dòng)勢(shì)，單臂電橋電路靈敏度發(fā)生明顯改變，記錄數(shù)據(jù)[1]，如表1、圖2所示。

表1 單臂電橋電路靈敏度和電源電動(dòng)勢(shì)之間的關(guān)系

由圖2可知，RS無(wú)論是100 Ω還是300 Ω，兩者的靈敏度近似為一條直線，且延長(zhǎng)線穿過(guò)原點(diǎn)，可判定電橋靈敏度與電源電動(dòng)勢(shì)成正比[2-4]。若在圖1的AB干路中安裝一個(gè)電流表，并保證不改變主干路電流和電源電動(dòng)勢(shì)，分析不同比例臂下的電橋靈敏度改變情況，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2、表3所示（電源電壓5 V，電流3.5 mA）。

在單臂電橋電阻靈敏度測(cè)量中，電阻箱自身存在誤差。通過(guò)分析上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖像可知，如果倍率＜1，電橋靈敏度隨倍率增加而增加；如果倍率＞1，電橋靈敏度隨著倍率增加而減小，且呈直線下降趨勢(shì)。因此，在某個(gè)特定數(shù)值節(jié)點(diǎn)，單臂電橋靈敏度最大。

若在圖1的AB干路間安裝一個(gè)電流表且保持其他條件不變，電橋靈敏度將隨電路電流的改變而改變，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4、表5、表6和圖3所示（電源電壓5 V，ΔR3=5 Ω）。

表2 單臂電橋電路靈敏度與電源倍率之間的關(guān)系（倍率＜1）

表3 單臂電橋電路靈敏度與電源倍率之間的關(guān)系（倍率＞1）

圖2 電橋靈敏度與電源電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系

表4 單臂電橋靈敏度與電路電流的關(guān)系（R1=500 Ω，R2=500 Ω）

5.5029.25 676.6 5.8031.56 068.8 6.2032.96 422.4 6.4034.26 712.9 6.8035.97 086.9

表5 單臂電橋靈敏度與電路電流的關(guān)系（R1=250 Ω，R2=250 Ω）

由表4、表5、表6和圖3可知，不同比例臂下，電橋靈敏度隨電流的增加而增加。

3 分析和討論

分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，電橋靈敏度和電源電動(dòng)勢(shì)成正比，且與4個(gè)橋臂電阻密切相關(guān)，電橋靈敏度隨電流的增加而增加。具體實(shí)驗(yàn)中不可避免地存在誤差，而導(dǎo)致誤差出現(xiàn)的因素較多，如電阻值隨靈敏度升高而增加，尤其是在R1=R2=500 Ω時(shí)。R1=R2數(shù)值越小，這種關(guān)系表現(xiàn)得越明顯。同時(shí)，電橋靈敏度測(cè)量主要借助檢流計(jì)實(shí)現(xiàn)，其偏轉(zhuǎn)格數(shù)通常由人眼觀察得出，存在人為誤差。

表6 單臂電橋靈敏度與電路電流的關(guān)系（R1=50 Ω，R2=50 Ω）

4 結(jié) 論

綜上所述，單臂電橋測(cè)電阻方法在實(shí)際應(yīng)用中效果準(zhǔn)確，已成為電氣設(shè)備線路和電子線路測(cè)量中的主要方法。通過(guò)不斷改進(jìn)和完善，積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，力求尋找到最佳工作狀態(tài)，從而保證測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)注重控制，針對(duì)性地完善其中的誤差，以便為后續(xù)實(shí)驗(yàn)提供可靠依據(jù)。

圖3 電橋靈敏度與電路電流之間的關(guān)系