1.3　萬(wàn)用電橋的使用

萬(wàn)用電橋是利用橋式電路平衡原理制成的儀器，分為直流電橋、交流電橋和交直流電橋三大類(lèi)。萬(wàn)用電橋可用來(lái)測(cè)量電阻值、電容量、電感量、品質(zhì)因數(shù)、損耗因數(shù)、阻抗等，適用于測(cè)量直流或低頻范圍內(nèi)使用的元件，測(cè)量精度較高。

1.3.1　萬(wàn)用電橋的結(jié)構(gòu)及擋位

QS18A型萬(wàn)用電橋是一種便攜式交直流電橋，采用一個(gè)9V疊層電池和6節(jié)一號(hào)1.5V電池供電，儀表機(jī)板如圖1-26所示。

①接線柱。接線柱用來(lái)連接被測(cè)元件，在測(cè)量時(shí)最好將被測(cè)元件直接連接在接線柱上；若無(wú)法連接，可采用導(dǎo)線連接（導(dǎo)線應(yīng)盡量短），必要時(shí)還應(yīng)在測(cè)量結(jié)果中去除導(dǎo)線電阻。在測(cè)量有極性元件時(shí)“1”接正極，“2”接負(fù)極。

②外接插座。在使用外部音頻信號(hào)源時(shí)，可在波段開(kāi)關(guān)置于“外”時(shí)，由插座輸入音頻信號(hào)源；如果在測(cè)電容、電感時(shí)需外加直流偏置，可從此插座輸入。

③撥動(dòng)開(kāi)關(guān)。在使用電橋內(nèi)部1kHz的振蕩信號(hào)作為電源時(shí)，此開(kāi)關(guān)置于“內(nèi)1kHz”位置；在使用外接插座輸入的信號(hào)電源時(shí)，此開(kāi)關(guān)置于“外”位置。

④量程選擇開(kāi)關(guān)。選擇測(cè)量范圍，各擋的指示值為該擋在測(cè)量時(shí)的最大值。

⑤損耗倍率開(kāi)關(guān)。損耗倍率開(kāi)關(guān)用于擴(kuò)展損耗平衡的讀數(shù)范圍。一般情況下，測(cè)量空心電感線圈時(shí)，置于“Q×1”位置；測(cè)量高Q值電感線圈和一般小損耗電容時(shí)，置于“D×0.01”位置；測(cè)量鐵芯電感和損耗較大電容時(shí)，置于“D×1”位置。

⑥指示電表。它用于指示電橋是否達(dá)到平衡。在電橋靈敏度最大時(shí)電表指針指零，說(shuō)明電橋達(dá)到平衡。

⑦電橋機(jī)殼接地端。

⑧電橋靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕。通過(guò)調(diào)節(jié)放大器的增益實(shí)現(xiàn)靈敏度調(diào)節(jié)。在粗調(diào)電橋平衡時(shí)，要降低電橋靈敏度，使電表指示小于滿刻度，電橋快達(dá)到平衡時(shí)再逐步增大靈敏度，提高電橋測(cè)量的準(zhǔn)確度。

⑨讀數(shù)盤(pán)。調(diào)節(jié)兩個(gè)讀數(shù)盤(pán)可使電橋平衡，第一位讀數(shù)盤(pán)為步進(jìn)開(kāi)關(guān)，每擋讀數(shù)為量程指示的1/10，即0.1單位；第二位讀數(shù)盤(pán)為連續(xù)調(diào)讀數(shù)，滿刻度為量程指示的1/10，分50小格，每小格為0.002單位。

損耗微調(diào)旋鈕。它用于調(diào)節(jié)平衡時(shí)的損耗，一般情況下應(yīng)置于“0”處。

損耗平衡調(diào)節(jié)。可指示被測(cè)電感、電容的損耗讀數(shù)。該讀數(shù)盤(pán)的讀數(shù)乘以損耗倍率開(kāi)關(guān)的指示，即為損耗值。

測(cè)量選擇開(kāi)關(guān)。測(cè)小于10Ω的電阻時(shí)應(yīng)置于“R≤10”；測(cè)大于10Ω的電阻時(shí)應(yīng)置于“R＞10”；測(cè)電容時(shí)應(yīng)置于“C”；測(cè)電感時(shí)應(yīng)置于“L”；儀表不用時(shí)應(yīng)置于“關(guān)”，即可切斷內(nèi)部電源。

1.3.2　萬(wàn)用電橋的使用與測(cè)量

（1）電阻的測(cè)量　將被測(cè)電阻R_X接在接線柱上，首先估計(jì)一下被測(cè)電阻的大小，然后將測(cè)量選擇開(kāi)關(guān)和量程選擇開(kāi)關(guān)置于適當(dāng)?shù)奈恢茫瑩軇?dòng)開(kāi)關(guān)置于“內(nèi)1kHz”位置，損耗倍率開(kāi)關(guān)與電阻測(cè)量無(wú)關(guān)。調(diào)節(jié)靈敏度旋鈕，降低電橋靈敏度，使電表指示小于滿刻度，分別調(diào)節(jié)兩個(gè)讀數(shù)盤(pán)，使電表指示為零。然后逐步增大電橋靈敏度，再調(diào)節(jié)兩個(gè)讀數(shù)盤(pán)，當(dāng)靈敏度最大時(shí)調(diào)節(jié)讀數(shù)盤(pán)使電表指示為零或接近于零，說(shuō)明電橋已達(dá)到平衡，記下電橋讀數(shù)盤(pán)的讀數(shù)，根據(jù)公式：R_X=量程選擇開(kāi)關(guān)指示值×（第一位讀數(shù)盤(pán)讀數(shù)+第二位讀數(shù)盤(pán)讀數(shù)），求出被測(cè)電阻R_X的阻值。

例如量程選擇開(kāi)關(guān)置于100Ω位置，第一位讀數(shù)盤(pán)為0.8，第二位讀數(shù)盤(pán)為0.055，則被測(cè)電阻R_X=100×（0.8+0.055）Ω=85.5Ω。

如果不能估計(jì)電阻大小，可將電阻接在“被測(cè)”接線柱上，第一位讀數(shù)盤(pán)置于“0”處，第二位讀數(shù)盤(pán)置于“0.05”處，量程放在任一擋上，調(diào)節(jié)靈敏度旋鈕使電表指針指在50μA左右，測(cè)量選擇開(kāi)關(guān)置于“R＞10”或“R≤10”，轉(zhuǎn)動(dòng)量程選擇開(kāi)關(guān)，找出電表指示最小的一擋，并固定在該擋，逐步增大電橋靈敏度，調(diào)節(jié)第二位讀數(shù)盤(pán)，使電表指示最小，這樣可測(cè)出電阻的大概數(shù)值，再根據(jù)引數(shù)值選擇合適量程，按照上面電阻的測(cè)量過(guò)程測(cè)出準(zhǔn)確數(shù)值。

（2）電容的測(cè)量　將被測(cè)電容C_X接在接線柱上，撥動(dòng)開(kāi)關(guān)置于“內(nèi)1kHz”位置，測(cè)量選擇開(kāi)關(guān)置于“C”位置，估計(jì)一下被測(cè)電容容量的大小，量程選擇開(kāi)關(guān)置于適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｈ?60pF電容，量程選擇開(kāi)關(guān)應(yīng)置于1000pF擋，損耗倍率開(kāi)關(guān)置于“D×0.01”（一般電容），若為大的電解電容應(yīng)置于“D×1”，損耗平衡開(kāi)關(guān)置于“1”處，損耗微調(diào)旋鈕置于“0”，調(diào)節(jié)靈敏度旋鈕使電表指示小于滿刻度，先調(diào)節(jié)電橋的兩個(gè)讀數(shù)盤(pán)，再調(diào)節(jié)損耗平衡旋鈕使電表指針指零，然后逐步增大電橋靈敏度，反復(fù)調(diào)節(jié)電橋讀數(shù)盤(pán)和損耗平衡，直至靈敏度達(dá)到最大時(shí)，電表指針指零或接近指零，這時(shí)認(rèn)為電橋已基本達(dá)到平衡，記下電橋讀數(shù)盤(pán)讀數(shù)和損耗平衡指示值。根據(jù)公式：C_X=量程開(kāi)關(guān)讀數(shù)×（第一位讀數(shù)盤(pán)值+第二位讀數(shù)盤(pán)值）和D_X=損耗倍率開(kāi)關(guān)值×損耗平衡指示值，可得出被測(cè)電容容量和損耗值。

例如量程選擇開(kāi)關(guān)置于1000pF，損耗倍率開(kāi)關(guān)置于D×0.01處，電橋第一位讀數(shù)盤(pán)讀數(shù)為0.5，第二位讀數(shù)盤(pán)讀數(shù)為0.025，損耗平衡指示為1.5，則被測(cè)電容容量C_X=1000×（0.5+0.025）pF=525pF，電容的損耗D_X=0.01×1.5=0.015。

如果不能估計(jì)出電容容量和損耗的大小，可將量程選擇開(kāi)關(guān)置于100pF處，第一位讀數(shù)盤(pán)置于“0”處，第二位讀數(shù)盤(pán)置于“0.05”處，調(diào)節(jié)靈敏度旋鈕使電表指示在50μA處，再轉(zhuǎn)動(dòng)量程選擇開(kāi)關(guān)，觀察電表指示，若調(diào)到某一量程處時(shí)電表指示最小，則停在該擋，調(diào)節(jié)第二位讀數(shù)盤(pán)使電表指示指零，然后逐步增大電橋靈敏度，分別調(diào)節(jié)損耗平衡和第二位讀數(shù)盤(pán)，使電表指零或接近指零，此時(shí)得出電容的粗測(cè)值，根據(jù)粗測(cè)值選擇適當(dāng)量程測(cè)出電容準(zhǔn)確的容量和損耗。

（3）電感的測(cè)量　將被測(cè)電感L_X接在“被測(cè)”端上，撥動(dòng)開(kāi)關(guān)置于“內(nèi)1kHz”位置，測(cè)量選擇開(kāi)關(guān)置于“L”位置，估計(jì)一下電感的大小，選擇適當(dāng)?shù)牧砍獭８鶕?jù)電感的結(jié)構(gòu)選擇損耗倍率開(kāi)關(guān)位置，空心電感應(yīng)置于“Q×1”位置，鐵芯電感應(yīng)置于“D×1”位置，高Q值電感（如磁芯電感）應(yīng)置于“D×0.01”位置，損耗平衡旋鈕置于“1”左右，調(diào)節(jié)電橋靈敏度旋鈕使電表指示小于滿刻度，先調(diào)節(jié)兩個(gè)讀數(shù)盤(pán)，后調(diào)節(jié)損耗平衡，直到電橋靈敏度達(dá)到最大時(shí)，電表指針指零或接近于零，即電橋基本達(dá)到平衡，記下電橋讀數(shù)盤(pán)的讀數(shù)和損耗平衡的指示值。根據(jù)公式：L_X=量程開(kāi)關(guān)指示值×（讀數(shù)盤(pán)第一位+第二位值）和Q_X=損耗倍率指示值×損耗平衡指示值，求出被測(cè)電感的電感量和電感線圈的Q值。

例如量程選擇開(kāi)關(guān)置于100mH，損耗倍率開(kāi)關(guān)為“Q×1”，電橋第一位讀數(shù)盤(pán)讀數(shù)為0.8，第二位讀數(shù)盤(pán)讀數(shù)為0.085，損耗平衡指示為2.5，則L_X=100mH×（0.8+0.085）=88.5mH，Q_X=1×2.5=2.5。如果損耗倍率開(kāi)關(guān)置于“D×1”或“D×0.01”位置，則Q值為1/D。

如果不能估計(jì)出電感的大小，采用的測(cè)量方法與測(cè)量未知電容基本相同。但測(cè)量選擇開(kāi)關(guān)置于“L”，量程選擇開(kāi)關(guān)置于10μH，損耗倍率根據(jù)電感結(jié)構(gòu)確定，其他參照測(cè)量未知電容的步驟進(jìn)行。