QS18交流电桥使用说明
电桥的基本工作原理
万用电桥的基本组成框图
根据被测电阻的大小分两种情况进行测量。 (1)被测电阻R≤10Ω 时，测量选择开关S、S′分别接 “1”、“1′”位置，电桥的电源采用内1kHz的音频振荡 源，电桥的输出电压经放大后送入电表进行指示。在测量 低阻值电阻时，采用仪器内部的低频信号源作测量信号源， 以提高测量灵敏度。 (2)被测电阻R＞10Ω 时，测量选择开关S、S′分别接 “2”、“2′”位置，电桥的电源采用9V直流电源，电桥 的输出不平衡信号电压通过调制器将直流信号调制成交流 信号，再经放大器放大后送入电表进行指示。
、 、 、
电桥的基本工作原理
调节电桥的桥臂参数，使检流计指示为零，则电桥 达到平衡。可得 这就是交流电桥的平衡条件，即相对两桥臂上的阻 抗的乘积相等则被测阻抗为：
必须指出，这里的 亦可写成
、 、 、
是复阻抗，所以
电桥的基本工作原理
一般情况下交流电桥的平衡条件有两个：一个是振幅平 衡条件，一个是相位平衡条件。要使电桥完全平衡，两个条 件就必须同时满足。因此，实际电路中必须有两个可调节的 元件。 在交流电桥中，必须按一定的方式配置桥臂的电抗， 才有可能使电桥处于平衡状态。为使电桥结构简单，调节方 便，通常将其中的两个桥臂做成纯电阻。电抗的配置方式应 遵循如下规律：若两相邻桥臂为纯电阻，则另外两桥臂应是 同性质的电抗（同为感性或同为容性）；若某一对角桥臂为 纯电阻，则另外一对角桥臂应是异性电抗。
由 、 、 、 组成四个桥臂， 为被测电阻，其 它三个电阻为标准电阻。P是检流计,用于指示电桥的平衡状
态。调节一个或几个桥臂上的标准电阻，使检流计指示为
零，表示电桥此时达到平衡状态。 电桥平衡时，相对两桥臂上的电阻的乘积相等。则被测 电阻为：
电桥操作规程
P1
P2
C2
R1 I1 A I2 R2
B RX G IX C IS RS D
K
E
被测电 阻标称 值() 倍率 k Rs() Rx()
di(格) 格
改变量 Rs()
相对改变量 Rs/Rs(%)
5 5
5
(1) 计算电桥灵敏度
di Si = R / R s s
, S2 =
,
S (2) 计算
1
=
S3 =
。
0.5 R = R i i Si
R = 1
(3) 结果表示
,
R2 =
,
R3 =
电桥的使用（单臂、双臂） 电桥的使用（单臂、双臂）
电桥电路是电磁测量中电路连接的一种基本方式。 电桥电路是电磁测量中电路连接的一种基本方式。 由于它测量准确，方法巧妙，使用方便， 由于它测量准确，方法巧妙，使用方便，所以得到 广泛应用。电桥电路不仅可以使用直流电源， 广泛应用。电桥电路不仅可以使用直流电源，而且 可以使用交流电源，故有直流电桥和交流电桥之分。 可以使用交流电源，故有直流电桥和交流电桥之分。 直流电桥主要用于电阻测量， 直流电桥主要用于电阻测量，它有单电桥和双 电桥两种。前者常称为惠斯登电桥，用于1～ 电桥两种。前者常称为惠斯登电桥，用于 ～10 6 范围的中值电阻测量；后者常称为开尔文电桥， 范围的中值电阻测量；后者常称为开尔文电桥，用 范围的低值电阻测量。 于10 -3～1 范围的低值电阻测量。 电桥的种类繁多， 电桥的种类繁多，但直流单电桥是最基本的一 它是学习其他电桥的基础。 种，它是学习其他电桥的基础。
3, c = 2)
+ 仪 /
2
(
3
)
数字电桥的使用和注意事项
数字电桥的使用和注意事项1. 加电首先将电源线带IEC一端接到电桥左后方的IEC插座上，另一端插入合适的电源插座上，搬动电桥左后方的船形开关，即使电桥通电。
通电后，显示器、量程及功能指示器随之变亮。
电桥可自动置于电感、电容测量档，并联等效及1KHz 频率状态。
正常情况下，内部电路加电几秒钟后即能稳定，便可进行测量。
2. 被测元件的接入方法⑴通常径向引线的元件可直接插入组合测试夹夹板内，而接入特殊柔性引线的元件时，应借助夹板离合器进行，该离合装置位于测试夹的正下方。
⑵接入轴向引线元件时，为避免扭折引线，可采用轴向转接头，先把这两个配件分别插入测试夹的两端，再将其间距调正到适合元件测量的位置，然后便将轴向引线元件插入两端的配件夹内。
⑶在轴向转接头必需相当牢固定的场合，如在测量大量的同类元件时，需采用支撑板。
安装支撑板：首先把轴向转接头调整到适当的位置上，然后将支撑板悬置于轴向转接头上方，让每个轴向转接头穿过支撑板上的槽缝，放好支撑板，将固定螺钉对准电桥面板上的螺孔，最后上紧螺钉。
注意：安装时不易将螺钉拧得过紧。
注意：本电桥虽能够对充电电容接入测试进行防护，但最好应将充电电容经适当电阻放电后才进行测量。
3.控制按键的操作控制装置由6个接键构成，分上下两排于仪器面板右上方，图1-37所示。
上排每个按键配有一支红色（LED）发光二极管，按动一下发出红光表示该功能有效。
下排每个按键配有两支红色（LED）发光二极管，这些红色发光二极管分别用来指示各功能按键控制状态。
按动任一按键，如果是上方的LED亮，要改变此状态，需重新再按一下，就换为下方的LED亮。
下面对各按键功能作说明：⑴LC－－R按键此键用来决定显示电抗还是电阻元件测量值，若按亮“LC”左侧的LED，电桥即可测量电感或电容。
电桥可自动判定被测元件属于感性或容性，并将其测量值显示在读数显示器上，同时量程指示相应的单位LED亮。
若按亮R符号下的LED，电桥将测量电阻，此时量程指示面板中间一排电阻单位LED将发亮。
QS18A型万能交流电桥使用
QS18A型万能交流电桥使用实验目的1.了解交流电桥的基本原理和特点;2.掌握交流电桥调节平衡的方法;3.测量电容,电感及其损耗.实验器材1.万能电桥(QS18A型),2.待测电容,电感实验内容用QS18A箱式万能电桥或数字电桥,测量上述电容和电感及各参数,比较测量结果与标称值间的百分误差.1.测量待测电容器的电容量及其损耗因数(1)将待测电容接在被测端钮上,(高电位接1,低电位接2).估计被测电容的大小,将"量程开关"旋转到合适的的量程上,"测量选择开关"放在"C"上,"损耗倍率开关"放在"D×0. 01"上,"损耗平衡盘"放在"1"左右,"损耗微调"逆时针旋到底.将"灵敏度调节"逆时针旋到底."拨动开关"置"内",则使用内部供给的1000Hz交流信号.(2)将灵敏度调节逐步增大,使电表指针偏转略小于满刻度.(3)首先调节电桥的读数盘,然后调节"损耗平衡盘",并观察电表的动向,使电表指0.再将灵敏度增大到指针小与满度,反复调节电桥读数盘和损耗平衡盘,直到灵敏度开到足够满足分辨出测量精度的要求,电表仍指0或接近于0,此时电桥达到最后平衡.则被测电容值=量程开关示值×电桥读数值(=读数+刻度盘值).损耗因数(D)=损耗倍率×损耗平衡值(4)重复上述步骤(3)5次,将测量结果填入表格1中.被测量次数12345平均值C1量程开关电桥读数损耗倍率损耗平衡C2量程开关电桥读数损耗倍率损耗平衡C2量程开关电桥读数损耗倍率损耗平衡2.测量待测电感的电感量及其损耗电阻,并计算其品质因数(1)将待测电感接在被测端钮上.估计被测电感的大小,将"量程开关"旋转到合适的的量程上,"测量选择开关"放在"L"上,"损耗倍率开关"放在"Q×1"上,"损耗平衡盘"放在"1"左右,"损耗微调"逆时针旋到底.将"灵敏度调节"逆时针旋到底."拨动开关"置"内".(2)将灵敏度调节逐步增大,使电表指针偏转略小于满刻度.(3)首先调节电桥的读数盘,然后调节"损耗平衡盘",并观察电表的动向,使电表指0.再将灵敏度增大到指针小与满度,反复调节电桥读数盘和损耗平衡盘,直到灵敏度开到足够满足分辨出测量精度的要求,电表仍指0或接近于0,此时电桥达到最后平衡.则被测电感值=量程开关示值×电桥读数值(=读数+刻度盘值).品质因数(Q)=损耗倍率×损耗平衡值.(4)重复上述步骤(3)5次,将测量结果填入自行设计的表格2中.注意事项(1)交流电桥测量时与电源的频率无关,但实践证明,电桥工作在1000Hz的频率下时,灵敏度最高,产生的测量误差也最小,因此,一般的交流电桥电源选取1000Hz的正弦交流电.(2)由于交流电桥的平衡需要同时满足两个条件,因此各臂的参量中至少要有两个是可以调节的,只有这两个被调节的参量,达到平衡时的数值,示零仪才指零.然而实际调节时总是先固定一个参量,使示零仪中的电流达到最小,然后,固定刚才调节的这个参量的数值,调节另一个,使示零仪中的电流达到最小值.为了将电桥调的完全平衡,必须反复调节这两个参量逐次逼近平衡.(3)空间杂散信号对示零仪的干扰:在交流电桥的调节中,很难出现示零仪确实指零的情况,即使电桥确已达到平衡,示零仪仍不指零,这说明仍有微小电流流过它,这是由于空间中存在的杂散交流信号进入了示零仪而造成的,如无线电信号,电机干扰,人体上带的交流信号,特别是市电50Hz的交流电更是显著.所以在交流电桥的调节中只能要求调节指零仪示数到不能再小的程度就认为电桥平衡了.这显然使电桥的不平衡和外界对示零仪的干扰混淆不清,实验操作过程中应设法消除或消弱外界的干扰.。
DH4518交流电桥的原理和应用(实验指导书) 大学物理实验
当调节电桥参数，使交流指零仪中无电流通过时（即I 0=0），cd 两点的电位相等，电桥达到平衡，这时有U ac =U adU cb =U db即I 1Z 1=I 4Z 4I 2Z 2=I 3Z 3两式相除有3344221Z I Z I Z I Z I 1 当电桥平衡时，I 0=0，由此可得I 1=I 2，I 3=I 4所以Z 1Z 3=Z 2Z 4（1）上式就是交流电桥的平衡条件，它说明：当交流电桥达到平衡时，相对桥臂的阻抗的乘积相等。
由图1可知，若第一桥臂由被测阻抗Z x 构成，则Z x =32Z Z Z 4当其他桥臂的参数已知时，就可决定被测阻抗Z x 的值。
二、交流电桥平衡的分析下面我们对电桥的平衡条件作进一步的分析。
在正弦交流情况下，桥臂阻抗可以写成复数的形式Z=R+jX=Ze jφ若将电桥的平衡条件用复数的指数形式表示，则可得Z 1e jφ1·Z 3e jφ3=Z 2e jφ2·Z 4e jφ4即Z 1·Z 3e j(φ1+φ3)=Z 2·Z 3e j(φ2+φ4)根据复数相等的条件，等式两端的幅模和幅角必须分别相等，故有Z 1Z 3=Z 2Z 4φ1+φ3=φ2+φ4上面就是平衡条件的另一种表现形式，可见交流电桥的平衡必须满足两个条件：一是相对桥臂上阻抗幅模的乘积相等；二是相对桥臂上阻抗幅角之和相等。
由式（2）可以得出如下两点重要结论。
1、交流电桥必须按照一定的方式配置桥臂阻抗如果用任意不同性质的四个阻抗组成一个电桥，不一定能够调节到平衡，因此必须把电桥各元件的性质按电桥的两个平衡条件作适当配合。
在很多交流电桥中，为了使电桥结构简单和调节方便，通常将交流电桥中的两个桥臂设计为纯电阻。
)2(由式（2）的平衡条件可知，如果相邻两臂接入纯电阻，则另外相邻两臂也必须接入相同性质的阻抗。
例如若被测对象Z x在第一桥臂中，两相邻臂Z2和Z3（图1）为纯电阻的话，即φ2=φ3=0，那么由（2）式可得：φ4=φx，若被测对象Z x是电容，则它相邻桥臂Z4也必须是电容；若Z x是电感，则Z4也必须是电感。
数字电桥使用说明书
创作编号：GB8878185555334563BT9125XW创作者：凤呜大王*LCR数字电桥使用说明书目的:为了使实验仪器操作方法规范，确保实验结果正确，延长仪器使用寿命，特制定本使用说明书.范围：本说明书适用该仪器的使用操作职责：使用部门：负责仪器设备保养，使用说明书编写；使用者：按照使用说明书使用仪器.作业内容：仪器参数可测量参数:电感量 L、电容量 C、电阻 R、品质因素 Q、损耗角正切值 D.测量速度:快速8次/秒,慢速4次/秒, 低速2次/秒.测试信号电平 Vrms（有效值）：0.1V/0.3V/1.0V±10%;仪器面板10 11 12 13 14功能键说明1.主参数指示: 指示当前测量主参数（L、C、R）2.参数显示:显示 L、C、R3.主参数单位:指示当前测量主参数单位（如 pF、nF、μF 等）.4.副参数显示:显示损耗 D 或品质因素 Q5.副参数指示:指示当前测量副参数（D、Q）6.等效键:设定仪器测量等效电路，一般选择串联等效电路.7.速度键: 快速8次/秒,慢速4次/秒, 低速2次/秒.8.清零键: 测电容时，测试夹具或测试电缆开路，按一下“清零”键，“开”灯亮，每次测试自动扣去底数；测电感、电阻时，测试夹具或测试电缆短路后，按“清零”键.9.锁定键: 灯亮仪器处于锁定状态，仪器测试速度最高.10. 测试信号端HD：电压激励高端；LD：电压激励低端；HS：电压取样高端；LS：电压取样低端.11. 接地端：用于被测元件之屏蔽地.12. 电源开关:按下，电源接通；弹出，电源断开.13. 频率键 : 设定加于被测元件上的测试信号频率是 100Hz，1kHz 或10kHz.14. 参数键: 每按一下，选择一种主参数，分别在 L，C，R 三种参数中循环.1.1.操作步骤：1.1.1.插上电源插头，将面板开关按至ON.开机后，仪器功能指示于上次设定状态,预热10分钟，待机内达到平衡后，进行正常测试.1.1.2.测试参数选择, 使用“参数”键选择L、C、R，单位如下：L：uH、mH、H（连带测试器件Q值）C：pF、nF、uF（连带测试器件D值）R：Ω、kΩ、MΩ（连带测器件间Q值）1.1.3.使用者应根据被测件的测试标准或使用要求按频率键、电压键，选择相应的测量频率、测试电压.可选择100Hz、1kHz、10kHz三个频率，1V、0.3V、0.1V三个电压.1.1.4.选择设置好测试参数、测试频率、激励电压后，用测试电缆夹头夹住被测器件引脚、焊盘.待显示屏参数值稳定后，读取并记录.1.1.5.清“0”功能1.1.5.1.通过清除存在于测量电缆或测量夹具上的杂散电抗来提高测试精度，这些电抗以串联或并联形式叠加在被测器件上，清“0”功能便是将这些参数测量出来，将其存储于仪器中，在元件测量时自动将其减掉，从而保证仪器测试的准确性.1.1.5.2.仪器清“0”包括两种清“0”校准，即短路清“0”和开路清“0”.测电容时，先将夹具或电缆开路，按方式键使“校测”灯亮；测电阻、电感时，用粗短裸体导线短路夹具或测试电缆，按方式键使“校测”灯亮.1.1.5.3.可同时存放三组不同的清“0”参数，即三种频率各一种，相互并不干扰，仪器在不同频率下其分布参数是不同的.因此，在一种频率下清“0”后转换至另一频率时需重新清“0”.若某种频率以前已清“0”，则无需再次进行.而掉电保护功能保证以前清“0”值在重新开机后仍然有效，若环境条件（如：温度、湿度、电磁场等）变化较大则应重新清“0”.创作编号：GB8878185555334563BT9125XW创作者：凤呜大王*1.1.6.等效功能1.1.6.1.实际电容、电感和电阻都不是理想的纯电阻或纯电抗元件，一般电阻和电抗成份同时存在，一个实际的阻抗元件均可用理想的电阻器和电抗器（理想电感和理想电容）的串联或并联形式来模拟.而串联和并联形式两者之间是可以从数学上相互转换的，但两者的结果是不同的.其不同主要取决于元件品质因素Q（或损耗因子D）.1.1.6.2.被测电容器的实际等效电路首先可以规格书或某些标准的规定得到，如果无法得到的话，可以用两个不同的测试频率下损耗因子的变化性来决定，若频率升高而损耗增加，则应选用串联等效电路;频率升高而损耗减小，则一应选用并联等效电路，并联方式D 与频率成反比.于电感来说，情况正好与电容相反.1.1.6.3.根据元件的最终使用情况来判定.用于信号耦合电容，则最好选择串联方式，LC 谐振则使用并联等效电路.1.1.6.4.没有更合适的信息，则可根据以下信息来决定：低阻抗元件（较大电容或较小电感）使用串联形式；高阻抗元件（较小电容或较大电感）使用并联形式.一般地，当|Zx|<10Ω，应选择串联等效形式；当|Zx|>10k Ω，应选择并联等效方式；当10 Ω<|Z|<10k Ω，根据实际情况选择合适的等效方式. 仪器开机时，初始化为“串联”.1.1.7.测量速度选择, 所有仪器开机默认为中速测试，其测试精度和速度成反比，即速度越慢精度越高.但效率低，应根据实际情况选择合适的速度，一般选择中速，由面板上的速度按键来选择.1.1.8.电平选择, 一般高测试电平用于常规的元件测试（电容、电阻和某些电感），低测试电平用于需低工作信号电平的器件（如半导体器件、电池内阻、电感和一般非线性阻抗元件）.对于某些器件来说，测试信号电平的改变将会使测量结果产生较大的变化，如一些电感性元件尤其如此.1.2.操作注意事项1.2.1.电源输入相线L，零线N应与仪器电源插头上标志的相线、零线相同. 1.2.2.将测试夹具或测试电缆连接于本仪器前面板标志为HD、HS、LS、LD四个测试端.HD、HS对应一组，LD、LS对应一组.1.2.3.仪器应在技术指标规定的环境中工作，仪器特别是连接被测件的测试导线应远离强电磁场,以免对测量产生干扰.1.2.4.仪器测试完毕或排除故障需打开仪器时，应将电源开关置于OFF位置并拔下电源插头.1.2.5.仪器测试夹具或测试电缆应保持清洁，以保证被测件接触良好，夹具簧片调整至适当的松紧程度.创作编号：GB8878185555334563BT9125XW创作者：凤呜大王*。
交流电桥的调平方法()
交流电桥的调平方法()
交流电桥是一种用于测量电阻、电感和电容的仪器。
调平方法是为了使电桥平衡，从而得到准确的测量结果。
调平方法主要包括以下几个步骤：
1. 使用合适的电源连接电桥，确保电源稳定，电桥工作正常。
2. 调节电桥的灵敏度，使其适应待测元件的阻抗范围。
这通常是通过调节电桥的电阻箱或电容箱来实现的。
3. 将待测元件连接到电桥的两个端口之一，并调节电桥的平衡控制器，直到电桥的示数为零或最小。
4. 如果使用了交流电桥，还需要注意调节交流频率以适应待测元件的特性。
5. 在调平过程中，需要小心调节，避免过度调节导致电桥失去平衡。
除了以上基本的调平方法外，还需要根据具体的电桥类型和待
测元件的特性进行调整。
例如，对于测量电感的电桥，需要注意调节频率和灵敏度；对于测量电容的电桥，需要注意选择合适的测试频率等。
总之，交流电桥的调平方法是一个关键的步骤，需要根据具体情况进行调整，以确保测量结果的准确性和可靠性。
电工电子仪器仪表使用
课题一摇表、钳形表的原理及使用摇表摇表亦称兆欧表，是专门用来检测电气设备、供电线路绝缘电阻的电工仪表。
由于绝缘电阻的阻值比较大，测量时需要提供很高的直流电压。
因此，仪表内装有手摇式直流发电机，并配有比率型磁电式测量机构与测量电路。
根据发电机输出的额定电压的不一致，摇表分为500V、1000V、2500V、5000V几种规格。
摇表的使用（1）正确选择摇表一是其额定电压一定要与被测电气设备或者线路的工作电压相习惯，见表1所示；二是兆欧表的测量范围也应与被测绝缘电阻的范围相符合，以免引起大的读数误差。
（2）摇表的正确接线摇表有三个接线端钮，分别标有L（线路）、E（接地）、G（屏蔽），使用时应按测量对象的不一致来选用。
当测量电力设备对地的绝缘电阻时，应将L接到被测设备上，E可靠接地即可。
但当测量表面不干净或者潮湿的电缆的绝缘电阻时，为了准确测量其绝缘材料内部的绝缘电阻（体积电阻），就务必使用G端钮（屏蔽G的作用是屏蔽表面漏电电流）。
（见下图）（3）使用摇表前的检查 使用摇表前要先检查其是否完好。
检查步骤是：在摇表未接通被测电阻之前，摇动手柄使发电机达到120r/min 的额定转速，观察指针是否指在标度尺的“∞”位置；再将端钮L 与E 短接，缓慢摇动手柄，观察指针是否指在标度尺的“0”位置，假如指针不能指在相应的位置，说明摇表有故障，务必检修后才能使用。
使用摇表的注意事项如下：①测量绝缘电阻务必在被测设备与线路停电的状态下进行。
对含有大电容的设备，测量前应先进行放电，测量后也应及时放电，放电时间不得小于2min,以保证人身安全。
②摇表与被测设备间的连接导线不能用双股绝缘线或者绞线，应用单股线分开单独连接，以避免线间电阻引起的误差。
③摇动手柄时应由慢渐快至额定转速120r/min ，在此过程中，若发现指针指零，说明被测绝缘物发生短路，应立即停止摇动手柄，避免表内线圈因发热而损坏。
④测量具有大电容设备的绝缘电阻，读数后不能立即停止摇动摇表，以防止已充电的设备放电而损坏摇表；应在读数后一边降低手柄转速，一边拆去接地线；在摇表停止转动与被测物充分放电之前，不能用手触及被测设备的导电部分。
电子测量实验-万能电桥实验
万能电桥实验交流电桥与直流电桥相似，也是由四个桥臂组成，但组成桥臂德元件不单是电阻，还包括电容、电感及互感或它们的组合。
由于交流电桥的桥臂特性变化繁多，比之直流电桥有更多的功能，因而使用更广泛。
它除了可用来正确测量交流电阻、电感、电容外，还可测量电容器的介质损耗，两线圈间的互感及耦合系数，磁性材料的导磁率及饱和特性，并且当平衡电桥的平衡条件与频率有关时，可用于测量频率，也可测量液体的电导等。
本实验通过几个常用的交流电桥电路来测量电容、电感、电容器的介质损耗及电感的品质因数等参数，以了解交流电桥的平衡原理，掌握调节交流电桥平衡的方法。
一、实验目的1、用交流电桥测量电感、电容及其损耗因数和品质因数；2、了解电桥平衡的原理，掌握调节平衡的方法；3、学会万能电桥的使用方法。
二、实验器材QS18A型万能电桥、LCR数字电桥、待测电容、电感若干三、实验原理1、电容的等效模型实际电容器并非理想元件，它存在着介质损耗，所以通过电容器C的电流和它两端的电压的相位差并不是90°，而且比90°要小一个δ角，δ称为介质损耗角。
具有损耗的电容可以用两种形式的等效电路表示，一种是理想电容和一个电阻相串联的等效电路，如图1-1所示；一种是理想电容与一个电阻相并联的等效电路，如图1-2所示。
在等效电路中，理想电容表示实际电容器的等效电容，而串联（或并联）等效电阻则表示实际电容器的发热损耗。
图1-2及图2-2分别画出了相应电压、电流的相量图。
必须注意，等效串联电路中的C 和R与等效并联电路中的Cˊ、Rˊ是不相等的。
在一般情况下，当电容器介质损耗不大时，应当有C≈Cˊ,R≤Rˊ。
所以，如果用R或Rˊ来表示实际电容器的损耗时，还必须说明它对于哪一种等效电路而言。
因此为了表示方便起见，通常用电容器的损耗角δ的正切tanδ来表示它的介质损耗特性，并用符号D表示，通常称它为损耗因数，（1）串联等效模型损耗较小时，可等效为串联形式，其阻抗为：'1ZR j Cω=+ ，其中R ’为损耗电阻，相应的损耗为'''tan R CU IR D C R IU Cδωω==== （1）（2）并联等效模型损耗较大时，可等效为并联形式，其阻抗为：''11j C Z Rω=+ ，相应的损耗为 '1tan C RUI R D I C U C R δωω'===='（2）应当指出，在图1-2和图2-2中，δ=90°-φ对两种等效电路都是适合的，所以不管用哪种等效电路，求出的损耗因数是一致的。
实验二十三 交流电桥
实验二十三 交流电桥【实验目的】 ●用交流电桥测定电容和电感 ●了解交流电桥平衡原理，掌握其调节平衡的方法。
【实验器材】 音频信号发生器，电阻箱，十进制标准电容箱，晶体管毫伏表，QS18A 型万能电桥，待测电容，电感，开关，导线等。
【实验原理】 交流电桥不仅具有直流电桥结构简单、精密、通用的特点，而且较直流电桥运用更广泛。
不仅可以测量电阻，还可以测量电容、电感、互感、介质损耗和频率等。
交流电桥的电路如图23——1，形式与惠斯通电桥相同， 区别在于交流电桥使用交流电源（如音频信号发生器），平衡指示器用交流检流器（如交流毫伏表、耳机、示波 器等），四个桥臂中不仅有电阻、还有电容、电感或他们 的组合。
因此交流电桥的平衡条件不仅受桥臂元件数值 的影响，同时还受相角关系的影响。
1. ●交流电桥的平衡条件●如图23——1所示，432,,,Z Z Z Z 为四个桥臂的复阻抗。
类似惠斯通电桥，当交流电桥平衡时，没有电流通过平衡指示器，即B 、D 两点在任何时刻电位却相等，其平衡方程为3241Z Z Z Z =或 4231Z Z Z Z =即交流电桥平衡时，相对臂复阻抗的乘积相等。
若采用指数形式表示复阻抗 ii i i ez Z ϕ=其中Zi 称为复阻抗1Z 的“模”，i ϕ称为复阻抗Zi 的“幅角”，则（23——2）式可变为： )(42)(314231ϕϕϕϕ++=ej ej z z z z上式两边相等意味着方程式等号两边的模和幅角分别相等，即： 4231z z z z =4231ϕϕϕϕ+=+可见，交流电桥平衡时不仅相对臂阻抗模的乘积相等，而且阻抗幅角之和也要相等，两个条件缺一不可。
因此任意配置桥臂元件，不一定能使电桥达到平衡。
利用（23——4）式，可以帮组我们正确地确定桥臂阻抗特性。
例如桥路两相邻臂32,Z Z 为纯电阻，则有032==ϕϕ，要满足（23——4）式又必须41ϕϕ=,即另相邻臂41,Z Z 又必须同时为电容性或电感性阻抗，电桥才能平衡。
电桥的使用技巧
电桥的使用技巧（此处已添加圈子卡片，请到今日头条客户端查看）电桥是利用比较法测量电路参数的仪器，具有很高的准确度和灵敏度。
它可以用来测量电阻、电容、电感和电路的参数。
电桥可分为测量电容、电感等交流参数的交流电桥和测量电阻等直流参数的直流电桥两种类型。
其中直流电桥又可分为单臂电桥和双臂电桥两种。
单臂电桥直流单臂电桥又称作惠斯登电桥，是一种测量1Ω以上中值电阻的比较精密的测量仪器。
单臂电桥的测量原理如图2.1所示。
在此以QJ23a型直流单臂电桥为例，介绍它的结构和使用方法。
图2.1中，被测电阻Rx和R2、R3、R4这3个已知电阻连接成四边形。
4个电阻的连接点a、b、c、d称为电桥的顶点;由这4个电阻组成的支路ac、cb、ad、bd 称为桥臂。
在电桥的a、b 两个顶点之间(一般称为电桥输入端)接一个直流电源，而在电桥的c、d两个顶点之间(一般称为电桥输出端)接一个指零仪(检流计)。
当电桥电源接通之后，调节桥臂电阻R2、R3和R4，使c、d两个顶点的电位相等，即指零仪两端没有电位差，其电流Ig=0，这种状态称为电桥平衡。
当电桥平衡时，有：图2.1 单臂电桥的电路原理图式(2-1)中，R2/R3称为电桥的比率臂，电阻R4称为比较臂。
当电桥平衡时，可以由R2、R3和R4的电阻值求得被测电阻Rx。
为读数方便，制造时，使R2/R3的值为十进制倍数的比率，如0.1、1.0、10、100 等。
这样，Rx便为已知量R4的十进制倍数，便于读取。
用电桥测电阻实际上是将被测电阻与已知的标准电阻进行比较来确定被测电阻值，只要比率臂电阻和比较臂电阻R2、R3和R4足够精确，Rx 的测量准确度也就比较高。
直流单臂电桥的准确度分为0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0共8个等级。
由于式(2-1)是根据Ig=0得出的结论，所以指零仪必须采用高灵敏度的检流计，以确保电桥的平衡条件，从而保证电桥的测量精度。
电桥的使用
•
二 实验原理 用伏安法测电阻时，由于电表精度的 制约和电表内阻的影响，测量结果准确度 较低。于是人们设计了电桥，它是通过平 衡比较的测量方法，而表征电桥是否平衡， 用的是检流计示零法。只要检流计的灵敏 度足够高，其示零误差即可忽略。
1、电桥的结构和平衡条件
单臂电桥的原理电路如图， 电阻Rx、R、R1和R2连成一个 四边形，每一边称为电桥的 一个桥臂。以四边形对角顶 点A、B作为输入端，与电源 E相连；另两顶点C、D作为 输出端，与检流计相连。检 流计用来比较两输出端的电 位，检验有无电流输出。支 路A-E-B和C-G-D称电桥的两 个桥路。
2．取比例臂电阻R1/R2=1，要求R1>100Ω，然后合上开 关，调节R的阻值使检流计指示为零，由于保护电阻Rs 为最大，此时电桥的灵敏度较低，电桥可能并未实现平 衡，需要减小保护电阻Rs以提高电桥的灵敏度，再看检 流计是否指示为零，不是则需要调节R使检流计指示为 零。最后要把保护电阻Rs取为零（即电桥灵敏度最高）， 再调节R的阻值使检流计指示为零，如果单调节R不能使 检流计恰好指零，则需要调节R1或R2使检流计指示为零。 在此条件下测电桥的灵敏度，给R一个较小的改变量△R， 由于电桥失去平衡，检流指示不为零，记录指针的最大 偏转格数。 3．为了提高测量的准确度，把待测电阻Rx换接到桥臂 的右端，再按照步骤2测量1次。
u (R' ) R
1 R' 3 R
0.1 3S
本实验比例臂使用0.1级电阻箱，比较臂使用0.02级 电阻箱，按级数规定的相对引用误差分别为
R R (0.1 0.5 N R )%
R R (0.02 0.5 N R )%
N为电阻箱的转盘数，R为电阻箱使用时的取值。 R为一次测量，按均匀分布，因此式中的第3项可 取
电桥的基本工作原理
1.电阻测量原理
万用电桥的基本组成框图
根据被测电阻的大小分两种情况进行测量。 (1)被测电阻R≤10Ω 时，测量选择开关S、S′分别接 “1”、“1′”位置，电桥的电源采用内1kHz的音频振荡 源，电桥的输出电压经放大后送入电表进行指示。在测量 低阻值电阻时，采用仪器内部的低频信号源作测量信号源， 以提高测量灵敏度。 (2)被测电阻R＞10Ω 时，测量选择开关S、S′分别接 “2”、“2′”位置，电桥的电源采用9V直流电源，电桥 的输出不平衡信号电压通过调制器将直流信号调制成交流 信号，再经放大器放大后送入电表进行指示。
万用电桥的基本组成框图
2.电容测量原理 测量电容时，万用电桥接成串联电容电桥的形式。 电桥的平衡条件为
万用电桥的基本组成框图
3.电感测量原理 测量电感时，万用电桥接成麦克斯韦尔－文氏电桥的 形式。 该电桥的平衡条件为
课后测评
电桥的基本工作原理
2.交流电桥 直流电桥只能用来测量电阻，而交流电桥能测量电感、 电容及交流等效阻抗等。交流电桥电路原理其形式与直流 电桥类似，四个复阻抗 、 、 、 组成四个桥臂，P为 检流计， 为正弦交流电源。
、 、 、
电桥的基本工作原理
交流电桥的使用(可打印修改)
电桥平衡时，根据平衡条件可得
〔 RX +
jωωL〔〔
Rn +
1 jCn
〔=
RbRa
-5-
基础性实验 D H 4 5 1 8 交 流 电 桥 的 原 理 和 应 用
简化和整理后可得
LX
=
1
RbRaCn (CnRn)
2
(9)
RX
=
RbRaRn(Cn)2 1 (CnRn)2
由式（9）可知，海氏电桥的平衡条件与频率有关。因此在应用成品电桥时，若改用外接电
也必须很大，但当电桥中某个桥臂阻抗数值过大时，将会影响电桥的灵敏度，可见海氏电桥线路
是宜于测 Q 值较大的电感参数的，而在测量 Q＜10 的电感元件的参数时则需用另一种电桥线路，
下面介绍这种适用于测量低 Q 值电感的电桥线路。
Rx
R2= Rb
Rx
R2=Rb
R4 = Ra
Rn Cn
C≈Cˊ,R≤Rˊ。所以，如果用 R 或 Rˊ来表示实际电容器的损耗时，还必须说明它对于哪一种
等效电路而言。因此为了表示方便起见，通常用电容器的损耗角 δ 的正切 tgδ 来表示它的介质损
耗特性，并用符号 D 表示，通常称它为损耗因数，在等效串联电路中
UR IR
D=tgδ= UC
=I
=ωCR
C
CC
IC = jω cU
交流电桥的四个桥臂，要按一定的原则配以不同性质的阻抗，才有可能达到平衡。根据前面 的分析，满足平衡条件的桥臂类型，可以有许多种。设计一个好的实用的交流电桥应注意以下几 个方面：
（1）、桥臂尽量不采用标准电感。由于制造工艺上的原因，标准电容的准确度要高于标准电 感，并且标准电容不易受外磁场的影响。所以常用的交流电桥，不论是测电感和测电容，除了被 测臂之外，其它三个臂都采用电容和电阻。
QS18A 型万能电桥说明书
目 录一、概 述.......................................................................................................................................................- 1 -二、技术性能.......................................................................................................................................................- 1 -三、成套性...........................................................................................................................................................- 2 -四、结构说明.......................................................................................................................................................- 2 -五、工作原理.......................................................................................................................................................- 3 -1．概 述.....................................................................................................................................................- 3 - 2．振荡器.....................................................................................................................................................- 4 - 3．调制器.....................................................................................................................................................- 4 - 4．放大器.....................................................................................................................................................- 4 -六、使用方法.......................................................................................................................................................- 4 -I、电容的测量.............................................................................................................................................- 6 -Ⅱ、电感的测量...........................................................................................................................................- 7 - III、电阻的测量...........................................................................................................................................- 8 - 七、仪器的正确使用及故障维修.......................................................................................................................- 8 -1．一般维护和保管.....................................................................................................................................- 8 - 2．正常工作情况.........................................................................................................................................- 8 - 3．可能发生的故障及检修方法.................................................................................................................- 9 -八、仪器的其它应用及几点说明.....................................................................................................................- 10 -1 使用外部直流电源...............................................................................................................................- 10 -2 使用外接音频振荡器测电容、电感...................................................................................................- 10 -3 电解电容器加偏压的测量...................................................................................................................- 11 -4 铁芯电感的测量...................................................................................................................................- 11 -5 对测量读数的修正...............................................................................................................................- 12 -九、元 件 表.............................................................................................................................................- 13 -十、电 路 图.............................................................................................................................................- 15 -QS18A型万能电桥说明书一、概 述QS18A型万能电桥是一台携带方便、使用简单的音频交流电桥，仪器内部附有晶体管1KHz振荡器，选频放大器和指示电表，用来测量电容、电感和电阻等元件。
万用电桥的调试与使用方法
主要内容
§ ２.1 电路的三种状态 § ２.2 基尔霍夫定律 § ２.3 支路电流法、叠加定律 § ２.4 万用电桥的调试与使用
本章小结
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情境2 万用电桥的调试与使用
本章要求: 1. 理解霍夫定律、并掌握运用以上基尔霍夫定 律分析电路的方法； 2. 理解电流的叠加定律,并掌握运用叠加定律分 析简单电路的方法； 3. 熟悉万用电桥的调试与使用方法。
+ 对网孔1：
-
E2
I1 R1 +I3 对网孔2：
R3=E1
I2 R2+I3 R3=E2
b
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例2：试求各支路电流。
a
c
+ 42V–
1 I2 2 6 7A 3
12 I1
支路中含有恒流源。
I3 支路数b =4，但恒流 源支路的电流已知， 则未知电流只有3个，
注意： b
d
U2 0V
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2.2 基尔霍夫定律
主要内容
§2.2.1 基尔霍夫电流定律 §2.2.2 基尔霍夫电压定律
课堂小结
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2.2 基尔霍夫定律
I1
a
I2
+
R1
R2 3 +
E1 -
1 I3 R3 2
E2 -
b 支路：电路中的每一个分支。
一条支路流过一个电流，称为支路电流。 结点：三条或三条以上支路的联接点。 回路：由支路组成的闭合路径。 网孔：内部不含支路的回路。
负载：
（发出功率）；
U、I 实际方向相同，即电流从“-”端流出。 （吸收功率）。
DH4518交流电桥的原理和应用
交流电桥的原理和设计交流电桥是一种比较式仪器，在电测技术中占有重要地位。
它主要用于测量交流等效电阻及其时间常数；电容及其介质损耗；自感及其线圈品质因数和互感等电参数的精密测量，也可用于非电量变换为相应电量参数的精密测量。
常用的交流电桥分为阻抗比电桥和变压器电桥两大类。
习惯上一般称阻抗比电桥为交流电桥。
本实验中交流电桥指的是阻抗比电桥。
交流电桥的线路虽然和直流单电桥线路具有同样的结构形式，但因为它的四个臂是阻抗，所以它的平衡条件、线路的组成以及实现平衡的调整过程都比直流电桥复杂。
【实验目的】1、掌握交流电桥的平衡条件和测量原理2、设计各种实际测量用的交流电桥3、验证交流电桥的平衡条件【交流电桥的原理】图1是交流电桥的原理线路。
它与直流单电桥原理相似。
在交流电桥中，四个桥臂一般是由交流电路元件如电阻、电感、电容组成；电桥的电源通常是正弦交流电源；交流平衡指示仪的种类很多，适用于不同频率范围。
频率为200Hz 以下时可采用谐振式检流计；音频范围内可采用耳机作为平衡指示器；音频或更高的频率时也可采用电子指零仪器；也有用电子示波器或交流毫伏表作为平衡指示器的。
本实验采用高灵敏度的电子放大式指零仪，有足够的灵敏度。
指示器指零时，电桥达到平衡。
图 1 交流电桥原理一、交流电桥的平衡条件我们在正弦稳态的条件下讨论交流电桥的基本原理。
在交流电桥中，四个桥臂由阻抗元件组成，在电桥的一个对角线cd上接入交流指零仪，另一对角线ab 上接入交流电源。
当调节电桥参数，使交流指零仪中无电流通过时（即I 0=0），cd 两点的电位相等，电桥达到平衡，这时有U ac =U adU cb =U db即 I 1Z 1=I 4Z 4I 2Z 2=I 3Z 3 两式相除有3344221Z I Z I Z I Z I 1 当电桥平衡时，I 0=0，由此可得I 1=I 2，I 3=I 4所以Z 1Z 3=Z 2Z 4 （1）上式就是交流电桥的平衡条件，它说明：当交流电桥达到平衡时，相对桥臂的阻抗的乘积相等。
QS1交流电桥1
C NE C X X CG0.025 0.06 0.15 1.15 0.01 0.010.025 0.06 0.151.25CBAD C X C N～220ρR3C4+tgδ-tgδ检流计放电器放电器R4E外壳屏蔽QS1交流电桥 原理接线图（反接）工作时按原理接线图将高压输“D”点，“C”点则接地tgδR3ρI(A)～220VC XC XE C NtgδR3ρI(A)～220VC XE C NC X1、反接2、正接Ⅰ高压测量tgδR3ρI(A)～220VC XE C NC XⅡ高压测量附注：1、当高压测量电容量30μμF 到100μμF及低压侧量300μμF到2000μμF时测量的tgδ不保证精度。
2、-tgδ的测量也不保证精度I（A）n0.01100+R 30.025600.06250.15101.254tgδR3ρI(A)～220VC XE C NCX ECNX C分流器10%1%0.1%检流计频率调节调零+tgδ0.001μF×1000Ω检流计灵敏度调节通1断通2滑线电阻电源开关0.001μF×100Ω×10Ω×1Ω×0.1Ω窗口电桥使用周率：50Hz 允许误差：tg δ从0.5%到3%：±Δtg δ≤0.003 tg δ从3%到61%：δδtg tg ∆≤10% 电容量：CC∆±≤5% )(R 1003184C C 33N X ρ++•=R n－tg δ%= tg δ·ω(R 3+ρ)·10-6QS1电桥的使用方法1、接线方法：（1）正接线法：对于两级对地绝缘的被试品，可采用正接线法，如图2-5所示。
因为正接线时，电桥桥体处于低电压，故操作安全，且测量准确度高。
（2）反接线法：现场装设的电气设备，一般均安装在基础上或地上，故对其绝缘来说是属于一极接地的被试品。
QS1电桥的反接线法正适应这种情况，因此，应用最多，其接线如图2-6所示。
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QS18交流电桥使用说明（P142）
QS18交流电桥是可以测量电阻、电容、电感等各种交流阻抗的常用仪器。
因此我们又称它为“万能电桥”。
交流电桥的电路结构与直流电桥相似，只是它的四臂不一定是电阻；而是阻抗元件或是它们的组合。
为了正确地使用万能电桥，必须了解它的基本原理及性能。
1.交流电桥的原理
在交流电桥路中，用交流电源合交流零士器，分别代替惠斯登电桥中的直流电源和检流计。
一般来说交流电桥的四个桥臂中不仅有电阻，而且有电容、电感等元件，它的线路图如图1所示，Z1，Z2，Z3，Z4分别为四个桥臂的复数阻抗。
图1
运用交流欧姆定律，考虑到平衡时，没有电流过零士器，亦即A，B两点在任一瞬时电位都相等，从中可以列出方程如下：
公式4
又
公式
解方程可得
公式5
这就是交流电桥平衡时四臂阻抗必须满足的平衡条件。
它和交流电桥的平衡条件形式上完全相同，只不过它是复数形式。
如果把复数阻抗用指数形式表示，公式5可以写成
公式
这时相当于下列两个条件同时成立，即
公式6
公式7
由此可见，交流电桥平衡时，除了阻抗大小成比例外，还必须满足相位角条件，这是它和直流电桥不同之处。
2.测量实际电容的桥路
由于实际电容器的介质并不是理想的介质，在电路中要消耗一定的能量，所以实际电容器可以看作是一个理想的电容Cx和一个损耗电阻Rx所组成，在本实验中可以看作是二者串联，如图2所示
图2
为了满足相角条件，测量电路安排如图2所示，此时把
公式
代入式5，得：
公式
令等式两边的实数部分与虚数部分分别相等，得：
公式8
本实验只求电容Cx，而不考虑介质损耗，所以只要知道R2/R1的比值及Cs就可以求得Cx之值。
3.万用电桥使用步骤及注意事项
1)估计一下被测电容的大小，然后旋动量程开关放在合适的量程上，例如被测电容为
500pF左右的电容器，则量程开关应放在1000pF位置上。
2)旋动测量选择开关放在C的位置，损耗倍率开关放在D*0.01或D*1的位置上，损耗平
衡盘放在1左右的位置，损耗微调按逆时针旋到底。
3)将灵敏度调节逐步增大，使电表指针偏转略小于满刻度即可。
4)首先调节电桥的“读数盘”，然后调节损耗平衡盘，并观察电表的动向，使电表指零，
然后再将灵敏度增大到使指针小于满度，反复调节电桥读数盘和损耗平衡盘，直至灵敏度开到足够满足分辨出测量精度的要求，电表仍指零，此时电桥便达到最后平衡。
若电桥的“读数”第一位指在0.5，第二位刻度盘值为0.035，则被测电容为1000*0.538=538pF，即被测量Cx=量程开关指示值*电桥的“读数”值。
损耗平衡盘指在1.2而损耗倍率放在D*0.01，则次电容的损耗值为0.01*1.2=0.012，即被测量D=损耗倍率指示*损耗平衡盘的示值。
如果损耗倍率放在Q位置，电桥平衡时则按D=1/Q计算。