開爾文電橋又稱“雙臂電橋”,是一種利用電位比較的方法進行測量的儀(yi) 器,具有很高的靈敏度和準確性,在電測技術和自動控製測量應用極為(wei) 廣泛。而開爾文電橋又是惠斯通電橋的變形,在測量小阻值電阻(通常<1歐)時具有相當高的準確度,適於(yu) 測量10-5~10Ω低阻值電阻。
1862年英國的W.湯姆孫在研究利用單比電橋測量小電阻遇到困難時,發現引起測量產(chan) 生較大誤差的原因是引線電阻和連接點處的接觸電阻。這些電阻值可能遠大於(yu) 被測電阻值。因此,他提出了如圖1所示的橋路,被稱為(wei) 湯姆孫電橋。後因他晉封為(wei) 開爾文勳爵,故又稱開爾文電橋。圖中R3、R4分別是標準電阻與(yu) 被測小電阻器,R1、R2是形成所需比值的兩(liang) 橋臂。r是跨線電阻(包括R3、R4兩(liang) 電阻器間的引線電阻、接觸電阻及內(nei) 部連線電阻)。為(wei) 獲得準確的測量結果,消除r的影響,須將r按R1和R2的同樣比例分配給R3和R4,R姈和R娦就是為(wei) 此目的而設置的。在電橋調平衡時,應保直流電橋持R姈、R娦的比值一直與(yu) R1R2的比值相等。由於(yu) 這一特點,這種橋路又稱雙比電橋。所測電阻值可低到毫歐級或更小。根據雙比電橋原理又發展出史密斯電橋,三平衡電橋和四跨線電橋等,使得采用橋路測小電阻的理論與(yu) 實踐臻於(yu) 完善。
開爾文電橋(雙電橋)測低電阻的原理:
單電橋測幾歐姆的低電阻時,由於(yu) 引線電阻和接觸電阻(約10-2~10-4Ω),已經不可忽略,致使測量值誤差較大。改進辦法是將其中的低電阻橋臂改為(wei) 四端接法,並增接一對高電阻(如圖2)。
圖2四線接法等效電路圖
改用四線接法後的等效電路為(wei) 圖1。r1,r2串聯在電源回路中,其影響可忽略。r3,r4接高電阻,其影響也可忽略。
實際的電路如圖3 雙臂電橋原理圖:
由電路方程解得
使r盡量小,並將兩(liang) 對比率臂做成聯動機構,盡量使
則。
1.測量範圍共分三檔 a.×0.1 0~2.17×10 Ω
b. ×1.0 0~2.17×10 Ω
c. ×10 0~2.17×10 Ω
2.工作電流:4.0安培;
3.刻度尺分度:100格均勻刻度;
4.粗細均勻的黃銅棒電阻均勻分布,滑動觸頭接觸良好,調節方便;
5.比例臂電阻由誤差為(wei) ±0.1%的8個(ge) 標準電阻按一定順序排列構成;
6.待測金屬棒:黃銅棒、紫銅棒、鋁棒、鐵棒各一根;
7.儀(yi) 器外形尺寸:500×250×60mm