萬能電橋

本儀器是采用電橋法來測量電容，電感和電阻元件，其優(yōu)點是結構簡單，操作方便，并

為了使操作者能更好地熟悉與運用本儀器，現以四臂電橋的工作原理作一個簡單的介紹。右圖是四臂電橋的原理示意圖。電橋臂阻抗Zx Za Zc Zb組成，橋臂阻抗Z在一般情況下是復數，也就是由電容，電感，電阻任意組合而成。在a ,b 兩端加上電壓后一般情況下c,d兩點間有電位差，因此在指示器中便有電流流過。假使uc-ua=o即ucd=o則指示器就沒電流流過。此時電橋處于平衡狀態(tài)

即 Zx.Zc=Za.Zb

這樣我們可以得到一個個結論:在四臂電橋中當電橋平衡時，必須是相對兩個橋臂的乘積相等，這是電橋的基本原理。如果橋臂中Zx Za Zc Z均為電阻。那未Rx=RA.RB就構成了四臂電橋，在平衡電橋時只要調節(jié)橋臂的一個參數就可使電橋平衡。

如果在電橋二個橋臂接入電抗元件，另二個橋臂接電阻。

即:Zx=Rx+jXx ZA=ZA Zc=Zc ZB=RB+jXB根據電橋平衡條件:Zx.Zc=Za.Zb

即:(Rx+jXx).Rc=RA(RB+JXb)經整理并分別使實數與虛數部分相等

得:R= RA.RB

RC (1)

X= RA.XB (2)

RC

在上面二組方程式中第(1)式可得出被測元件的有功分量，第(2)式可得出被測元件的無功分量值，因此當橋臂接有阻抗元件的四臂電橋，就要分別調節(jié)橋臂的二個參數才能使用電橋平衡。

本儀器內附振蕩器是由一只硅晶管BG6組成電感三點式1KHZ振蕩器。測量電容，電感和電阻(R≤10Ω)時作為交流電源用，在調制電路中作為調制電壓用，它的振蕩頻率是由一個電容器C19組成的諧振回路所決定，只要改變C19電容器就能調整振動器的振動頻率。變壓器的次級分有兩組線圈，一組是高阻抗輸出約有1.5V的交流電壓,另一組是低阻抗輸出約有300mv的交流電壓按測量對象的需要作為阻抗匹配用，由線路圖可見該變壓器是振蕩線圈又兼作輸出用。

調制器的作用是把直流訊號調制成交流訊號，以便進行交流放大，本線路是由場效應晶體管BG1所擔任，其線路結構簡單，它用來當測量R>10Ω時，電橋電源采用直流9V而電橋輸出的不平衡訊號經由調制電路使它變換成交流訊號饋至放大器進行放大，這將提高了測量靈敏度使得高值電阻并帶有較大的殘余電抗的電阻元件也能進行測量。

放大器是由四只硅晶體管BG2-BG5組成四級電壓放大，當使用內部1KHZ訊號源時，放大器采用RC雙T選頻網絡。這對于抑制外來的雜散干擾和線路的固有噪聲效果良好，雙T網絡的特征是當選擇在某一諧振頻率下其輸出的特別小，而在其它的頻率則輸出特別大，正是使用這一特點設置在放大器中作為負反饋線路，在f=f0=1KHZ時由于反饋最小，輸出電壓將是最大，反饋電壓大，輸出電壓就小，由于RC雙T網絡的電阻電容其量值有誤差，調節(jié)W2 和W1可以改善選頻的性能。

雙T網絡的參數應有如下關系:

R=R10=R12+W3=2(R11+W2)

C=C8=C9=C10

2

在使用本儀器前首先要熟悉面板上各元件和控制旋鈕的作用(如下形圖所示)，以便于能好的掌握和合理地使用這臺儀器

說明:

此端鈕是用來連接所需測量的元件，在連接被除測元件到端紐時，最好直接接在此端鈕上，如無法實現，可通過測量導線連接(在測量較小值的元件時，須扣除導線的殘余量)被測端紐"1"表示高電位，"2"為低電位，在實際使用中若需要考慮低電位時，可按此標記來連接。(一般情況下不必考慮)

2。外接插孔，此插孔的用途有"Ⅰ"在測量有極性的電容和鐵芯電感時，如須要外部迭加直流偏置時，可通過此插孔接于橋體。(Ⅱ)當使用外部的音頻振蕩器訊號時，可通過"外接"導線連到此插孔上，施加到橋體(此時，應把項"3"撥向"外"的位置)

線路圖中標記R4-1)此開關作用有:

(Ⅰ)凡使用機內1KHZ的位置。

(Ⅱ)當"外接"插孔施加外音頻訊號時應把此開關撥向"外"的位置(此時內部1KHZ振蕩器即停止工作，RC雙T網絡斷開，放大器處于60-10KHZ的寬帶狀態(tài))

此開關是選擇測量范圍用，上面各檔的標示值是指電橋讀數在滿度時最大值。

此開關是用來擴展損耗平衡的讀數范圍用，在一般情況下測量空芯電感線圈時，此開關放在Q位置，測量一般電容器(小損耗)時放在D×0。01位置，測量損耗值較大的電容器時放在D×1位置。

它是用來作為平衡指示用。當電橋在平衡過程中，操作有關的旋鈕，并觀察此指示電表指針的動向，應往"0"的方向偏轉，當指針最接近于零點時，即達到電橋平衡位置。

此端鈕與本電橋的機殼相連。

用來控制電橋放大器的放大倍數，在初始調節(jié)電橋平衡時，要降低靈敏度使電表指示小于滿刻度，在使用時應逐步增大靈敏度，進行電橋平衡調節(jié)。

電橋在平衡時，應調節(jié)此二只讀數盤，第一位讀數盤的步級0。1，也就是量程旋鈕指示值的1/10第二第三位讀數是由連接可變電位器指示。

被測元件的損耗讀數(指電容，電感)由此旋轉指示，此讀數盤上的指示值再乘以損耗倍率開關的示值，即為正確的損耗值。

本電橋對電容，電感，電阻元件均能測量，由此開關轉換電橋線路，若測量電容時應放在"C"處，測量10歐姆以上的電感應放在"L"，測量10Ω以內的電阻時應放在R≤10處，測量10歐姆以上的電阻應放在R>10處。測試完畢后切記把此旋鈕放在"關"處以免縮短內干電壽命，

此架向下轉動可以支撐儀器的前部，是有利于觀察面板上所示的示示值，使操作儀器時較為方便。

1、使用外部直流電源:本儀器可以使用外部直流電源來代替機內的干電池，只要打開電池的蓋板，按下圖所示的尺寸自制四只金屬銅插頭和一塊絕緣安裝板，并在插頭上焊出四根線，分別接到二組紋波系數小較穩(wěn)定的9.V直流電源上就能使用.

在接外直流電源時切要注意電源的極性及與插孔所標的極性相符不要接反,所使用的電壓不要超過9.5V電壓過高與過低都是不利的,高者要損壞儀器內部元件,低者電橋靈敏度受影響,

注:圖中1. 2. 3. 4是引出至外直流電源的膠質線,長可根據需要自由選定.

2.使用外接音頻振蕩器測電容,電感:儀器可通過"外接"插孔施加外音頻振蕩器訊號來測量電容，電感元件以供其它各種專門測量的使用，其方法如下:

(1)把儀器面板左上角的撥動開關放在"外"的位置(此時內部振蕩器停止振蕩，RC雙T網絡斷開，放大器處于寬帶狀態(tài))

(2)"外接"插孔可通過外按導線從外振蕩器取1-2音頻電壓，其頻率可在60-10KHz，的范圍內按被測的需要來來選擇頻率，將此訊號加入橋體進行測量，測量方法同上同測電容，電感一樣。

(3)由于使用的頻率不是1KHz，所以損耗平衡刻度不能直讀，其讀數是以 來乘損耗平衡的示值，其中f為所使用的外部音頻振蕩器頻率。

例:測量一只電容器，當電橋平衡后，損耗平衡指示為1.5,損耗位率在D×0.1位置.用 外接500Hz的音頻訊號測量.

則 公式

萬能電橋是便攜式儀器，儀器的外貌見圖。它是由電橋主體，晶體管振蕩器，調制器，選頻放大器和指示電表等組成。振蕩器，調制器，選頻放大器都采用印刷電路，用導軌分別堅固地固定在儀器的左右兩側，采用插入式以便于裝卸和維修。振蕩器是單獨用一塊印刷電路板組成，調制器和選頻放大器共同用一塊印刷電路板組成。

在面板上裝有指示電表以及各種控制旋鈕。儀器的背后裝有二組干電池，第"Ⅰ"組干電池是由六節(jié)二號電池串連組成9V，供內部振蕩器使用和測量電阻在100Ω~100MΩ的量程范圍時，(即R>10)供電橋作能源用。第"Ⅱ"組干電池是標準型6F22迭層電池供放大器專用。二組干電池共同裝于一個專門設計的工程塑料盒內，只要將儀器背后的電池蓋板取下就能方便的更換電池。在安裝二號電池的中部間隙有四只插孔，此插孔標有"Ⅱ""Ⅲ""+"等標記，就是分別表示第Ⅰ組電池插孔，第Ⅱ組電池插孔以及電池的極性+。此二組電池插孔的設計是為了在缺乏干電池的情況下，可以通過二組插孔使用外部的直流9V電源或其它較穩(wěn)定的直流電源來取代機內所用的干電池。

若要進行維修檢查，需打開儀器的內部時，可以在儀器背后銘牌下面擰出二只較大的半元頭螺釘(參閱下圖)然后用力推動電池蓋板部位，儀器就能從箱殼前取出，注意:面板上角四只"鍍克殼"的螺釘不是拆開儀器用不要隨意擰下。

維修時按下下圖箭頭所示將左右二只沉頭螺釘擰下(注意:附近其它螺釘不要隨便擰下)

即可使儀器面板部分后下傾斜，這樣使得檢查線路和維修工作都很方便，在檢修完畢后切記即把此螺釘擰上。

1，儀器可在0℃~40℃時，相對濕度在30~80%的環(huán)境下使用，當儀器工作在+10℃~+30℃相對濕度在30~80%情況下應不超過下表的規(guī)定。

注:表中△為滑線盤最小分格的1/2。Q值小于1的電感基本誤差不矛考核

2。儀器的自身殘余參量如下(在內部1KHz情況下)

電容Co≤1.0 PF

電感Lo≤0.5μH

電阻Ro≤0.005Ω

3。儀器也能使用60Hz~10KHz的外接音頻振蕩器訊號來測量電容和電感元件。

4。儀器的外形尺寸287×202×188(mm)

5.儀器的重量約4Kg

1、萬能電橋1臺 4、"外接"導線1根

2、產品合格證書 1份 5、"測量"導線2根

3、使用說明書 1份

由于鐵芯電感是非線性元件,在實際應用中加一直流偏壓,通過元件將工作點取在磁化曲線的理想位置下,可按如下線路連接.

可在"外接"插孔施加一個不高于200伏的比較穩(wěn)定的直流偏壓,其電壓的極性是插頭的尖端接正,簡體接負,在直流電源回路中串聯一電流表和限流電阻.為避免過大的電流流過量程電阻RA,電阻RA的消耗功率不應大于0.5瓦,按下表在不同的量程選擇電流值.

應注意:為避免瞬變高壓，在測試完畢后應將被測電感Lx兩端短接，然后再在關閉偏壓電源。

小電感線圈的測量:

小電感在任何低頻電橋下進行測量都很困難，因為測試頻率比它實際工作頻率可能要小多倍，因此其中Q值很低，這種電感在低感時電阻成份占優(yōu)勢，在電橋平衡過程中，很可能出現許多平衡點，因此需要較精細的進行操作，在很多平衡點入中可相對比較找出一個最佳平衡點，就是電表指針指于零或最接近于零的點即為正確的最佳平衡點。對于這樣的測量是須要進行多實踐，從中可以得到操作上技巧，是有利于提高測量的可靠性。

例:找出有四個平衡點，在電表指針分別指示為2μA，8μA。20μA，那未2μA，這點即為正確的最佳平衡點，其它是虛假平衡。

5、對測量讀數的修正:

一般測量電容時，倍率開關放在D×0.01或D×1檔,如果放在Q×1檔時,測量結果按下式進行換算.

公式

在測量電感時,若損耗倍率開關放在位置時,測量結果按下式進行換算.

電解電容器因由于其結構上的原因,它一般的電容器,通常有較大的串聯或并聯損耗,對于一般正常質量的電解容器,加入極化偏壓后對其測量結果沒有多大影響,就是說一般正常質量的電解電容器可不需加偏壓測量.但當比較陳舊或使用了很大時間的電解電容器,可通過"外接"插孔,將當接入直流偏壓電源時,應注意如下幾點

(1)加入直流電壓的極性是導線插頭的尖端為正極,簡體為負級,由于偏壓電流要流過量程電阻RA，故必須接入一限流電阻R限，同時應該注意RA的耗散功率不得大于0.5瓦,而R限的數值應為當Cx>1μF時每100V為5KΩ如果Cx>1μF時每100V為2.5KΩ為使電橋對交流(1KC)訊號有一連路,所以必須加一旁路電容器C,它的大小至少是10μF,并應注意其耐壓要大于外加的直流電壓(外加直流偏壓要注意不要超過被測電容器的耐壓)

(2)使用外加偏壓測量電容時,首先把量程開關選擇在適當的位置,再把測量選擇開關放在C位置上,然后關閉電橋.

4.鐵芯電感的電感量是隨著通過其中電流不同而變化的,結果使測量帶來了困難,要較精確的進行測量是較難得到的.

1、一般維護是一臺便攜式儀器，內部能源是干電池，若長時間擱置不用，應將電池取出，在使用過程中要謹慎維護防止受潮及塵土的侵入，并應存放在干燥無腐蝕氣體的室內。

2、正常工作情況:

Ⅰ，二組干電池的電壓不低于7.2V

Ⅱ,晶體管電壓

BG1 BG2 BG3 BG4 BG5

Uce 約 8.4V 約 2.7V 約 3.0V 約 3.2V約 4.2V

3、可能發(fā)生和故障及檢修方法:

儀器所發(fā)生的故障是多種多樣的，因此在這里要全面地詳細介紹是有一定困難的，只能簡單地說明比較常見易于發(fā)生故障和解決方法，便于使用者掌握。

(1)故障特征:開啟儀器當"測量選擇"開關放在CL，R≤10位置時，而靈敏度調節(jié)往順時針方向開足，電表無指示。

可能原因:二組干電池接觸不良，振蕩器不工作，放大器不工作

檢修方法:打開儀器背后的電池蓋板，萬用表分別測量2號電池中間的兩對插孔，在左面的對一對標有"Ⅰ"為Ⅰ組電池的輸入，在右面的一對標有"Ⅱ"為第Ⅱ組電池的輸入:例如測量第Ⅱ插孔萬用表無電壓指示，可取下第Ⅱ組6F22型干電把池接觸片往下扳一點，使接觸片與電池接頭緊密接觸，若第Ⅰ組插孔測量無電壓，有可能2號電池的正極金屬頭太短，不能直接與儀器上電池盒觸頭接觸，可以在六節(jié)電池中挑選二只較長的正極性金屬頭與電池盒的正極標連如圖所示。

面板左上角撥動開關的位置是否處于內"1KHz"位置，并檢查K4-2開關接觸是否良好。有否直流電源通往振蕩器(可按本書未頁線路處檢杳)有否直流電源通往放大器K1開關(-7)接線是否良好，晶體管各點電壓是否正常。

2)故障特征:電池接觸全部良好，電表無指直(靈敏度開足)

可能原因:指示電表線圈斷裂。

檢修方法:焊去電表接線其中一個線頭，即電表的引出頭，用萬用表測量表頭是否良好。

(3)故障特征:放大器各級電壓正常，電表線圈良好，但指示電表仍無指示。

可能原因:被測端鈕"2"膠木帽旋出，手持一件金屬物(如銅，鋁，或鑰匙)輕微快速地觸及一下端鈕"2"的金屬部分并觀察電表應有一瞬的擺動，說明端鈕2通往放大器線路良好，如無可按線路檢查。

(4)故障特征:通往放大器接線正常，電表仍無指示

可能原因:振蕩器無輸出，面板左上角扳動開關未放在內1KHz位置，按線路檢查有關振蕩器輸出部分的接線。

(5)故障特征:儀器在使用時旋動讀數滑線盤或損耗平衡旋鈕，發(fā)現電表有特跳現象。

可能原因:該滑線電位器接觸不良。

檢修方法:取出儀器外殼，將讀數電位器(110Ω)的金屬蓋卸下，用N0.500碳化硅水砂皮或N0.600氧化鋁水砂皮小心在電阻裸線孤形部分輕微地砂幾下(注意不要弄斷電阻線)然后用棉花和少量無水酒精將電阻被砂皮砂過的部位揩干凈，再將金屬蓋裝上。損耗平衡電位器是同軸雙連電位器。檢修比較麻煩，要將旋鈕卸下，取出電位器仔細修理或送本廠修理。

(6) 故障特征:儀器在使用中發(fā)現靈敏度很低

可能原因:電池電壓低于7.2V

檢修方法:更換新電池

(7)故障特征:用萬用表測量兩組直流電壓都大于7.2V但靈敏度仍很低.

可能原因RC雙T網絡失諧

檢修方法:參閱電原理圖把插座A7與A11斷開,WS-1電位器的中心頭焊掉,連接到真空管電壓表,儀器的接殼端鈕接真空管電壓表的 端鈕,把準確的950Hz音頻訊號輸到插座A11,振蕩器的電壓調到1V,然后反復調節(jié)W2,W3使真空管電壓表指示最小,調好后恢復原來的接線.

(8)故障特征:RC雙T網絡檢查工作正常,但靈敏度仍很低.

可能原因:振蕩器頻率漂移過大.

檢修方法:用標準頻率計較對,并調整電容C19。

(9)故障特征:測量電阻R>10時，不工作或靈敏度極低。

可能原因:BG1場效應管失效，調制電壓過低。

檢修方法更換場效應管BG1，校正調制電壓其方法是在被測端接一只100KΩ位置，測量選擇開關放在R>10位置靈敏度旋鈕按順時針方向開到底。調電橋"讀數"盤使電橋平衡，然后調節(jié)W1使電橋平衡時電表指針在刻度的中心位置。(即50Μa處)

(10)如覺得儀器的精度有疑問，可在被測端鈕上分別接入精度不低于本電橋精度的1/3的標準元件(電容，電感，電阻)進行校對。此方法也適用于本儀器計量鑒定

附加說明:

在電橋平衡過程中,電表的指針不能獲得完全回到零,可能有如下原因

(1)測量電阻時,被測電阻的分布電容或電感太大,

(2)測量電容或電感時,損耗平衡調節(jié)細度受到限制,尤其在低Q或高D時更為顯著,特別是電感線圈極易吸收外界干擾,要減小這種外來干擾,可將面板左上角的撥動開關放在外位置,讓內部振蕩器停止工作,然后移動被測線圈的位置和角度使電表的指示到最低程度,再把撥動開關板回到"內1KHz"位置后,再進行測量,

(3)在保證精度能清晰分辨讀數的情況下,靈敏度調節(jié)旋紐不要開得太大,

(4)儀器在第二位讀數盤(即;連續(xù)可變電位器)和損耗平衡旋鈕(就是外形圖中所示,"9""11"),這二個旋鈕在按逆時針方向旋到底時,它們都應該與度盤"0"以下的一條線和固定指示板學期工作總結法線相重合,不然將會測量結果帶來一定程度的誤差.如發(fā)現有不重合右稍擰松旋鈕的螺釘將位置移正后再把旋鈕螺釘緊即可.