QS18交流电桥使用说明

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。