《电器测量技术》电桥（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《电器测量技术》电桥-讲义 1. 了解直流电桥的分类。 2. 了解直流电桥的技术特性及使用方法。 3. 了解交流电桥的原理和一般结构。 知识点一 直流电桥的分类 电桥是一种测量电参数的比较仪器，在电工测量中的应用极为广泛，其实物如图1所示。它主要的特点是灵敏度高，并且测量准确度高。电桥分为直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥主要是用来测量电阻，根据结构的不同，又分为单臂电桥和双臂电桥两种，单臂电桥适用于测量1~106Ω的电阻；双臂电桥主要适用于测量1Ω以下的低值电阻。交流电桥则主要用于测量交流电参数，如电感L、电容C等。 图1 电桥 直流电桥可分为直流单臂电桥和直流双臂电桥。 1. 直流单臂电桥。直流单臂电桥又称惠斯通电桥，其原理电路如图2所示。图中a-c、c-b、b-d和a-d四条支路称为电桥的四个桥臂，在电桥对角线c-d上接入指零仪表G(一般采用检流计)，在另一对角线a-b上接入直流电源。 图2 单臂电桥的原理电路 ① 工作原理。当电桥工作时，适当选择几个桥臂的电阻，总可以使c和d两点的电位相等，这时电桥达到平衡，即 Vc=Vd 那么，此时指零仪表G中无电流通过，其指示为零。 由于c、d两点的电位相等，所以有 Uac=Uad，Ucb=Udb R1I1=R4I4，R2I2=R3I3 两式相除得 = 又因电桥平衡时，IG=0，所以 I1=I2，I3=I4 故得 = 或 = 上两式是电桥平衡的条件。根据这一条件，如果把被测电阻Rx接于a-c桥臂上，而其余三个桥臂接标准电阻或可调标准电阻，则有 =R4 即通过电桥，可以把被测电阻Rx与标准电阻进行比较，从而实现测量电阻Rx的目的。通常把接入R2和R3的桥臂称为比例臂，接入R4x的桥臂称为比较臂。 灵敏度是电桥的主要技术指标之一，所谓电桥的灵敏度，就是当电桥平衡后，某一桥臂电阻(例如R1)产生相对变化(ΔR1/R1)时，在指零仪表中所引起的电流、电压或功率的变化量与ΔR1/R1之比。所以，电桥的电流灵敏度 SMI= 电桥的电压灵敏度和功率灵敏度可以用类似的形式表示出来。 可以证明，当电桥的四个桥臂电阻相等时，电桥的灵敏度接近最大值并且与电源电压成正比。所以在不超过桥臂电阻允许功率的前提下，为了提高电桥的灵敏度，电源电压应尽可能提高一些。此外，由SMI=可以看出，指零仪表G的灵敏度对电桥灵敏度的影响很大、所以应尽量选择灵敏度高的指零仪表。如有的高准确度的电桥往往配用光点式检流计，以保证其灵敏度符合测量要求。 很显然，电桥的准确度除了受灵敏度的影响而外，比例臂和比较臂的电阻的准确度对电桥测量的准确度有直接影响，因此，电桥的比例臂和比较臂电阻的误差应该尽可能小。有的高精度电桥的比例臂本身就是一个精密电阻箱，而比较臂则是一个可调的标准电阻。 ② 线路结构举例。直流单臂电桥的线路形式很多，这里以QJ23型直流单臂电桥为例加以说明。QJ23型直流单臂电桥的原理电路如图3所示，图4所示是它的面板示意图。 图3 QJ23型直流单臂电桥原理电路 图4 QJ23型直流单臂电桥面板示意图 由图3可以看出，电桥的两个比例臂R2和R3由8个电阻构成具有固定比率的7挡，R2/R3的值分别为10-3、10-1、1、101、102和103，由开关S转换。电桥的比较臂R4制成四个可调的挡，每挡由9个完全相同的电阻构成由0~9的步进调节。四挡中每挡的每一个电阻阻值分别为1Ω、10Ω、100Ω和1000Ω，调节四挡在面板上的读数盘，可以得到从 0~9 999Ω范围内的任意一个电阻值(其最小步进值为1Ω)。在面板的右下角有一对接线端钮中间标有“Rx”，用来接入被测电阻，作为一个桥臂。电桥有内附检流计，也备有外接检流计的接线端钮，在面板左侧有三个接线端钮，供选择使用：当使用内附检流计时，用金属连接片将中间和标有“外”的两个端钮连接起来；而当使用外接检流计时，则用金属连接片将中间和标有“内”的两个接线端钮连接起来(此时内附检流计被短接)，同时将外接检流计接到中间和标有“外”的两个接线端钮上。电桥的内附电源为三节1.5V的干电池，也可以通过面板左上角标有“＋”和“－”的两个端钮接人外电池。面板上还有两个按钮开关，标有“G”的是检流计的支路开关，标有“B”的是电源开关。 直流电桥的桥臂结构，除了上述电阻箱式的结构外，有的电桥还采用滑线式结构，其基本原理是相同的。 2. 直流双臂电桥。直流双臂电桥又称开尔文电桥，它是一种用来测量10-5~1Ω之间小电阻的常用仪器。在电气工程中，常常要测量小电阻的阻值，如测量金属的导电率、分流器的电阻值，电机或变压器绕组的电阻值及低阻值线圈的电阻值等。 由于小电阻本身的阻值很小，测量时连接线电阻及接触电阻对测量的影响较大，如果使用单臂电桥，其测量结果的误差将达到不能容许的程度。因此，测量小电阻时，必须设法消除或减小连接线电阻和接触电阻对测量结果的影响，直流双臂电桥就是从这一点出发而设计制造的。 ① 工作原理。直流双臂电桥的原理电路如图5所示。被测电阻Rx和作为比较臂的标准电阻Rs都有四个端钮，即 Cs1、Cs2和 Cx1、Cx2为它们的电流端钮，Ps1、Ps2和Px1、Px2为它们的电位端钮。接线时必须使电位端钮紧靠电阻，而电流端钮在电位端钮的外侧，否则将无法消除和减小接线电阻及接触电阻对测量结果的影响。标准电阻的电流端Cs2与被测电阻的电流端Cx2之间用电阻为R的粗导线连接起来。R1、R2、R3和R4是桥臂电阻，其阻值均在10Ω以上。 当电桥平衡时，IG=0，则有I1=I2，I3=I4，通过R支路的电流为Is-I3且Ix=Is，由电路可得出下列方程 解此方程组得 Rx=Rs+(-) 适当选择四个桥臂电阻，使得是=则 Rx=Rs 即被测电阻Rs只取决于比例臂电阻R2和R1的比值和比较臂标准电阻Rs的阻值，而与R、R3和R4无关。 由图5可知，电流端钮Cs1和Cx1串联在电源支路中，它们的接线电阻和接触电阻只影响电源支路电流的大小，对电桥的平衡没有影响，即对测量结果的影响被消除。电位端Ps1、Ps2和Px1、Px2的接线电阻与接触电阻串联在四个桥臂中，而四个电位端的接线电阻和接能电阻与四个桥臂电阻相比是微不足道的，这就减小了这部分电阻对测量结果的影响。最后，电流端Cs2和Cx2是串接于粗导线R中，它们的接线电阻和接触电阻对R阻值的影响较大，但由于R对Rx=Rs没有影响，所以消除了这部分电阻对测量结果的影响。 图5 直流双臂电桥原理电路 在实际测量中，由于受指零仪表灵敏度的限制，电桥不可能绝对平衡，因而也不可能使R3/R1与R4/R2的值完全相等。也就是Rx=Rs+(-)等号右边的第二项不为零。但由于R是粗导线的电阻，其阻值很小，第二项中两个因子和-，都很小，其乘积就更小，即Rx=Rs+(-)中等号右边第二项是一个很小的数值，对被测电阻Rx的影响很小，可以忽略不计。总之，采用双臂电桥和按电流、电位端钮的接法接入被测电阻Rx及标准电阻Rs，可以有效地消除和减小接线电阻及接触电阻对测量的影响。 ② 线路结构举例。图6所示是QJ103型直流双臂电桥的原理电路，其面板结构如图7所示。 图6 QJ103型直流双臂电桥原理电路图 图7 QJ103型直流双臂电桥的面板示意图 由图6可以看出，它的桥臂R1和R2、R3和R4是做成固定比值形式的，其比值为100、10、1、0.1和 0.01五挡，面板上有一相应的旋钮。为保证每一挡都使-，转换开关连接R1和R2，与连接R3和R4是机械同步的(同轴联动)。比较臂标准电阻Rs是在0.01~0.11Ω范围内连续可调的，面板上有一个相应的可旋动的刻度盘。C1、C2为被测电阻Rx的电流端钮，P1、P2为它的电位端钮。这种电桥有内附检流计。面板上备有外接电源的接线端钮，所使用的直流电源为1.5~2V。在电桥平衡时，读出比率臂旋钮的指示值(即R2/R1的比值)和比较臂的可调刻度盘的指示值(即Rs之值)，根据Rx=Rs可以计算被测电阻Rx的阻值。 电桥主要分为哪两大类（ ） A. 交流电桥和电阻电桥 B. 直流电桥和交流电桥 C. 直流电桥和电容电桥 D. 电阻电桥和电容电桥 【答案】B 【解析】电桥主要分为直流电桥和交流电桥两大类，直流电桥主要用于测量电阻，交流电桥则主要用于测量交流电参数，如电感L、电容C等。 1. 直流单臂电桥又称为（ ） A. 惠斯通电桥 B. 开尔文电桥 C. 交流电桥 D. 电阻电桥 【答案】A 【解析】直流单臂电桥又称惠斯通电桥，是测量电阻的一种常用仪器。 2. 当电桥平衡时，指零仪表G中的电流如何（ ） A. 最大 B. 最小但不为零 C. 为零 D. 无法确定 【答案】C 【解析】当电桥平衡时，c和d两点的电位相等，指零仪表G中无电流通过，其指示为零。 3. 为了提高电桥的灵敏度，应如何调整电源电压（ ） A. 尽可能降低 B. 保持不变 C. 尽可能提高 D. 任意调整 【答案】C 【解析】电桥的灵敏度与电源电压成正比，因此在不超过桥臂电阻允许功率的前提下，为了提高电桥的灵敏度，电源电压应尽可能提高一些。 1. QJ23型直流单臂电桥的比较臂R4由几个可调挡组成（ ） A. 2个 B. 3个 C. 4个 D. 5个 【答案】C 【解析】QJ23型直流单臂电桥的比较臂R4制成四个可调的挡，每挡由9个完全相同的电阻构成，可以得到从0~9999Ω范围内的任意一个电阻值。 2. 直流双臂电桥主要用于测量哪个范围内的电阻（ ） A. 1~106Ω B. 10-5~1Ω C. 106Ω以上 D. 任意范围 【答案】B 【解析】直流双臂电桥又称开尔文电桥，是一种用来测量10-5~1Ω之间小电阻的常用仪器。 在直流双臂电桥中，为了消除接线电阻和接触电阻的影响，被测电阻和标准电阻的接线应如何？ A. 任意接线 B. 电位端钮紧靠电阻，电流端钮在外侧 C. 电流端钮紧靠电阻，电位端钮在外侧 D. 无需特别接线 【答案】B 【解析】在直流双臂电桥中，接线时必须使电位端钮紧靠电阻，而电流端钮在电位端钮的外侧，以消除和减小接线电阻及接触电阻对测量结果的影响。 · 电桥分类与用途：电桥分为直流电桥和交流电桥，直流电桥用于测量电阻（单臂电桥测中值电阻，双臂电桥测小电阻），交流电桥用于测量电感、电容等交流参数。 · 电桥平衡条件：电桥平衡时，对角线间电位差为零，指零仪表无电流通过。此时桥臂电阻满足R1/R2=R4/R3，通过比例臂和比较臂的配合可精确计算被测电阻值。 · 双臂电桥消除误差的原理：双臂电桥通过四端钮接法将电流端和电位端分离，电流端接粗导线以消除接线电阻影响，电位端接线电阻与桥臂电阻串联但阻值可忽略，从而确保小电阻测量精度。 知识点二 直流电桥的技术特性及使用方法 1、 直流电桥的技术特性 使用直流电桥测量电阻可以获得很高的准确度，其原因是它将被测电阻与已知的标准电阻直接进行比较，而标准电阻的准确度可以做得很高，一般用于电桥桥臂的标准电阻的准确度可以达到10-4以上；再加上用于电桥平衡指示的检流计的灵敏度可以做得很高，测量时可以使电桥非常准确地处于平衡状态。 表1 列出了我国直流电桥的准确度等级。 表1 我国直流电桥的准确度等级 电桥的准确度等级是指在其“基本量程"范围之内，在正确使用条件下，测量误差不会超过准确度等级的要求。如 QJ23型直流单臂电桥的准确度等级为0.2级，测量范围是1~106Ω，但它的基本量程为102~99990Ω，在此范围内，其测量误差不超过士0.2%。 直流电桥也可以制成单-双臂两用电桥，这种电桥的测量范围很大，可达到10-“~10°Ω。另外，还有用于测量10'Ω以上电阻的直流高阻电桥和用于小电阻精密测量的三次平衡电桥。 表2 列出了几种直流电桥的技术特性。 表2 几种直流电桥的技术特性 2、 直流电桥的使用方法 直流电桥是测量电阻的精密仪器，若使用不当，不仅不能达到应有的准确度，而且有可能损坏仪器。因此，使用直流电桥时应特别注意。下面介绍正确使用电桥的步骤及注意事项： (1) 应根据被测电阻的阻值范围和对测量准确度的要求，正确选用电桥。所选用电桥的准确度等级应略高于被测电阻所允许的误差。 (2) 正确选用外接检流计。当需用外接检流计时，应适当选择其灵敏度。若灵敏度太高，则电桥难以平衡；太低则达不到应有的测量准确度。一般使得电桥在比较臂最低挡时，外接检流计指示有明显变化即可。 (3) 当需外接电源时，电源的正负极应与面板上标有“＋”“－”的接线端钮分别连接。外接电源的电压应根据所使用电桥的说明书来选择，一般为2~4.5V。为保护检流计，在电源支路上最好串接一个可调电阻，测量时，可以逐渐减小电阻，以提高电桥的灵敏度。对于双臂电桥，最好选用1.5~4.5V的容量大的蓄电池。 (4) 把被测电阻接到电桥面板上标有“Rx”的两个接线端钮上。若使用双电桥，被测电阻有四个接线端钮，应严格按照正确的接线方法接线。若被测电阻没有专门的电流和电位接头，则可根据其接线方式的要求，引出四个头。接线时应选用粗而短的连接导线，且各接线端钮要拧紧，以减小接线电阻和接触电阻。 (5) 测量前应先估计被测电阻值的大小，适当选择比例臂的倍率挡。选择倍率挡的原则是，尽量使比较臂可调电阻的各挡得到充分的应用，以提高读数的准确度。对双电桥来说，要适当选择比较臂的可调标准电阻，尽量使其与被测电阻在同一数量级，最好满足Rx<Rs<10R，：然后再适当选择倍率挡。 (6) 测量时先将检流计的锁钮打开，然后按下电源按钮并锁住，以接通电源。再按下检流计按钮，观察检流计指针的偏转情况，松开检流计按钮。根据指针的偏转情况，调节比较臂的标准电阻。一般情况下，指针向“＋”方向偏转，需增大比较臂阻值，反之则减小比较臂阻值。然后再按下检流计按钮，观察指针偏转情况后再松开，再调节比较臂阻值如此反复进行，直至检流计指示为零。有的电桥有粗调按钮和细调按钮，此时应先按下粗调按钮，调节比较臂和比例臂使检流计指示为零后，再按下细调按钮进行调节，使检流计指示为零。需要注意的是，调节过程中不能将检流计按钮锁住，只有当检流计指示已接近零值时才能将该按钮锁住。 (7) 测量完毕后，应先松开检流计按钮，再放开电源支路按钮，特别是当被测元件中含有电感量时，更应遵守这一顺序。否则，因电感断开时产生较大的感应电动势会使检流计报坏。最后应将检流计锁钮锁上，防止因搬动而使检流损坏。若检流计无锁钮，应将检流计短路。 (8) 在某些特殊情况下应注意以下几点： ① 对含有电容的元件进行测量时，应先放电1min 后再进行测量。 ② 当需要考虑温度对被测电阻的影响时，应记录下测量时被测元件的温度。如测量电动机或变压器绕组电阻时，由于它们工作时的温度比测量时的室温要高得多，故应将测得的阻值换算成75℃时的阻值。 ③ 在精密测量中，除选用高精度电桥外，为了消除热电动势和接触电动势对测量结果的影响，测量过程中应改变电源的极性，进行两次测量，取其平均值作为测量结果。 使用直流电桥测量电阻能获得高准确度的主要原因是（ ） A. 被测电阻与标准电阻直接比较，标准电阻准确度高 B. 检流计灵敏度极高 C. 电桥设计复杂 D. 测量人员经验丰富 【答案】A 【解析】使用直流电桥测量电阻能获得高准确度，是因为它将被测电阻与已知的标准电阻直接进行比较，而标准电阻的准确度可以做得很高，再加上检流计灵敏度高使电桥准确处于平衡状态，但主要原因是标准电阻准确度高。 1. QJ23型直流单臂电桥的准确度等级为0.2级，测量范围是1~106Ω，其基本量程为102~99990Ω，在此范围内测量误差不超过（ ） A. ±0.02% B. ±0.2% C. ±2% D. ±20% 【答案】B 【解析】电桥的准确度等级是指在其“基本量程”范围之内，在正确使用条件下，测量误差不会超过准确度等级的要求。QJ23型直流单臂电桥准确度等级为0.2级，所以在基本量程内测量误差不超过±0.2%。 2. 直流电桥制成单 - 双臂两用电桥后，测量范围可达到（ ） A. 10 - 6 ~10 6 Ω B. 10 - 3 ~10 3 Ω C. 10 - 2 ~10 2 Ω D. 10 - 1 ~10 1 Ω 【答案】A 【解析】直流电桥可以制成单 - 双臂两用电桥，这种电桥的测量范围很大，可达到10 - 6 ~10 6 Ω。 3. 当需要外接检流计使用直流电桥时，一般使得电桥在比较臂最低挡时，外接检流计指示有明显变化即可，这是因为（ ） A. 灵敏度太高电桥难以平衡 B. 灵敏度太低达不到测量准确度 C. 既要避免电桥难以平衡，又要达到测量准确度 D. 外接检流计质量要求 【答案】C 【解析】当需用外接检流计时，应适当选择其灵敏度。若灵敏度太高，则电桥难以平衡；太低则达不到应有的测量准确度。所以一般使得电桥在比较臂最低挡时，外接检流计指示有明显变化，即要兼顾两者。 1. 使用直流电桥外接电源时，电源电压一般选择（ ） A. 1 - 2V B. 2 - 4.5V C. 4.5 - 6V D. 6 - 9V 【答案】B 【解析】当需外接电源时，电源的正负极应与面板上标有“＋”“－”的接线端钮分别连接。外接电源的电压应根据所使用电桥的说明书来选择，一般为2 - 4.5V。 2. 把被测电阻接到电桥面板上标有“Rx”的两个接线端钮上，若使用双电桥，被测电阻有四个接线端钮，接线时应（ ） A. 随便接 B. 严格按照正确的接线方法接线 C. 根据电阻大小接线 D. 根据导线长短接线 【答案】B 【解析】把被测电阻接到电桥面板上标有“Rx”的两个接线端钮上。若使用双电桥，被测电阻有四个接线端钮，应严格按照正确的接线方法接线。 3. 测量前选择比例臂倍率挡的原则是（ ） A. 尽量使比较臂可调电阻的各挡得到充分的应用，以提高读数的准确度 B. 选择最大倍率挡 C. 选择最小倍率挡 D. 随意选择 【答案】A 【解析】测量前应先估计被测电阻值的大小，适当选择比例臂的倍率挡。选择倍率挡的原则是，尽量使比较臂可调电阻的各挡得到充分的应用，以提高读数的准确度。 · 直流电桥测量原理：直流电桥通过将被测电阻与已知标准电阻直接比较来测量电阻。标准电阻准确度高，可达10 - 4以上，再加上检流计灵敏度高，能使电桥准确平衡，从而获得高准确度的测量结果，这是其区别于其他电阻测量方法的关键。 · 直流电桥选用要点：选用直流电桥要根据被测电阻的阻值范围和测量准确度要求。准确度等级应略高于被测电阻允许误差。例如被测电阻允许误差为±1%，就需选准确度等级高于1%的电桥。同时，不同类型直流电桥测量范围不同，要根据被测电阻大小合理选择单臂、双臂等电桥。 · 直流电桥测量操作规范：测量前要估计被测电阻值选比例臂倍率挡，双电桥还要选合适比较臂标准电阻。测量时先开检流计锁钮，接通电源和检流计按钮，依指针偏转调比较臂电阻，反复操作至平衡，有粗细调按钮按顺序调。测量完毕先松检流计按钮，再放电源按钮，含电感元件更要遵守，最后锁检流计锁钮或短路，以保证仪器安全和测量准确。 知识点三 交流电桥 交流电桥主要用于交流等效电阻及时间常数，电容及其介质损耗，自感及线圈品质因等电参数的精确测量，也可用于非电量变换为相应电量参数的精确测量。 常用的交流电桥可以分为阻抗比电桥和变压器电桥两大类。阻抗比电桥的准确度为10-3左右；而变压器电桥可以达到10-6以上，最高可达到10-8数量级。由于历史原因，一般将阻抗比电桥称为交流电桥。 1. 交流电桥的原理 交流电桥的原理电路如图1所示。它的电路形式与直流电桥完全一样，只是四个桥臂一般由阻抗元件组成，指零仪是交流指零仪，所使用电源是交流电源。 图1 交流电桥的原理电路 当调节电桥的桥臂参数，使G=0时，电桥达到平衡，此时与直流电桥类似，有 = (或Z1Z3=Z2Z4) 这称为交流电桥的平衡条件。在正弦交流电的情况下，复阻抗可以写为 Z=|Z|ejφ 于是交流电桥的平衡条件可改写为 |Z1||Z3|ej（φ1+φ3）=|Z2||Z4|ej（φ2+φ4） 根据复数相等的条件，有 上式即是交流电桥平衡条件的另一种表达式。由此可见，交流电桥的平衡不仅要满足两对相对桥臂阻抗乘积相等这一条件，还必须同时满足两对相对桥臂阻抗辐角之和相等的条件。也就是说，交流电桥的四个桥臂必须按照一定方式配置不同性质的电抗元件，使之同时满足的两个条件。 2. 交流电桥的一般结构 为了使电桥的结构简单和调节方便，一般将交流电桥中的两个桥臂设计为纯电阻，另外一个桥臂则根据线路和测量对象配置合适的电抗元件，而最后一桥则用于接人相应的被测电抗元件。 根据被测元件的性质不同，交流电桥可分为电容电桥、电感电桥两种。 需要注意的是，交流电桥的平衡必须反复调节两个桥臂的参数，所以交流电桥的平衡调节比直流电桥困难一些。 由于标准电容可能达到的准确度高于标准电感，且标准电容不受外来磁场的影响，受温度变化的影响也比较小，因此在交流电桥中，大都采用标准电容作标准量具。 交流电桥的平衡指示仪有多种类型，主要有适用于低频(40~200Hz)的谐振式检流计。在音频范围内，可采用耳机作指零仪；在音频或更高频率时，可采用指针式平衡指示器或阴极射线平衡指示器作为交流指零仪。 指针式平衡指示器由选频放大器、检波电路和磁电系表头组成。由于放大器的放大倍数可以做得很高，故这种平衡指示器的灵敏度很高(10-6~10-7V)。这种仪器读数方便、内阻高，具有很宽的频带，频率特性好，安装简单，目前使用较为广泛。 交流电桥的电源可以是各种频率的交流电源。对电源主要要求是：其电压稳定，波形为正弦波；频率稳定，具有一定的频率范围；具有一定的功率(一般为0.5~5W)；输出阻抗可调，以适应不同的负载要求。在低频情况下，一般采用50Hz工业用电作为交流电桥的电源。此时一般需要加隔离变压器和交流稳压器，以减少外界干扰和稳定电源电压。在音频以上情况下，一般采用频率可调的振荡器，如RC振荡器或LC振荡器(在准确度不高的情况下采用)。 交流电桥主要用于以下哪些电参数的精确测量（ ） A. 直流电阻及电压 B. 交流等效电阻及时间常数,电容及其介质损耗,自感及线圈品质因等 C. 功率及频率 D. 电流及相位 【答案】B 【解析】交流电桥主要用于交流等效电阻及时间常数,电容及其介质损耗,自感及线圈品质因等电参数的精确测量,也可用于非电量变换为相应电量参数的精确测量。选项A是直流相关参数，选项C功率和频率不是其主要测量对象，选项D电流和相位也不是主要测量内容。 1. 常用的交流电桥可以分为哪两大类（ ） A. 阻抗比电桥和电容电桥 B. 变压器电桥和电感电桥 C. 阻抗比电桥和变压器电桥 D. 电容电桥和电感电桥 【答案】C 【解析】常用的交流电桥可以分为阻抗比电桥和变压器电桥两大类。选项A中电容电桥是交流电桥按被测元件分类的一种，选项B中电感电桥同样是按被测元件分类的，选项D都是按被测元件分类的。 2. 阻抗比电桥的准确度大概在什么范围（ ） A. 10^-2左右 B. 10^-3左右 C. 10^-6以上 D. 10^-8数量级 【答案】B 【解析】阻抗比电桥的准确度为10^-3左右;而变压器电桥可以达到10^-6以上,最高可达到10^-8数量级。选项A不是阻抗比电桥的准确度范围，选项C和D是变压器电桥的准确度范围。 3. 交流电桥达到平衡时，满足的条件是（ ） A. Z1 + Z3 = Z2 + Z4 B. Z1Z3 = Z2Z4且φ1 + φ3 = φ2 + φ4 C. |Z1| + |Z3| = |Z2| + |Z4| D. |Z1||Z3| = |Z2||Z4|或φ1 + φ3 = φ2 + φ4 【答案】B 【解析】当调节电桥的桥臂参数,使G = 0时,电桥达到平衡,此时与直流电桥类似,有Z1Z3 = Z2Z4 ，在正弦交流电的情况下，复阻抗Z = |Z|ejφ，平衡条件可改写为|Z1||Z3|ej（φ1 + φ3）= |Z2||Z4|ej（φ2 + φ4），根据复数相等条件，既要满足两对相对桥臂阻抗乘积相等，又要满足两对相对桥臂阻抗辐角之和相等，即Z1Z3 = Z2Z4且φ1 + φ3 = φ2 + φ4。 选项A是直流电桥电阻相加的形式，选项C阻抗模相加形式错误，选项D只满足部分条件不完整。 1. 为了让电桥结构简单和调节方便，一般将交流电桥中几个桥臂设计为（ ） A. 一个桥臂为纯电阻 B. 两个桥臂为纯电阻 C. 三个桥臂为纯电阻 D. 四个桥臂都为纯电阻 【答案】B 【解析】为了使电桥的结构简单和调节方便,一般将交流电桥中的两个桥臂设计为纯电阻,另外一个桥臂则根据线路和测量对象配置合适的电抗元件,而最后一桥则用于接入相应的被测电抗元件。选项A、C、D的设计方式不符合使电桥结构简单和调节方便的原则。 2. 在交流电桥中，大都采用什么作标准量具，原因是什么（ ） A. 标准电感，因为标准电感受温度变化影响小 B. 标准电容，因为标准电容可能达到的准确度高于标准电感,且标准电容不受外来磁场的影响,受温度变化的影响也比较小 C. 标准电阻，因为标准电阻准确度高且不受外界因素影响 D. 标准电感和标准电容都可以，没有明显区别 【答案】B 【解析】由于标准电容可能达到的准确度高于标准电感,且标准电容不受外来磁场的影响,受温度变化的影响也比较小,因此在交流电桥中,大都采用标准电容作标准量具。选项A标准电感准确度和抗干扰等方面不如标准电容，选项C标准电阻不是交流电桥常用的标准量具，选项D两者有明显区别，标准电容更具优势。 3. 以下哪种平衡指示仪适用于低频(40 - 200Hz)的交流电桥（ ） A. 耳机 B. 指针式平衡指示器 C. 阴极射线平衡指示器 D. 谐振式检流计 【答案】D 【解析】交流电桥的平衡指示仪有多种类型,主要有适用于低频(40 - 200Hz)的谐振式检流计。 在音频范围内,可采用耳机作指零仪;在音频或更高频率时,可采用指针式平衡指示器或阴极射线平衡指示器作为交流指零仪。 所以选项A适用于音频范围，选项B和C适用于音频或更高频率，选项D适用于低频。 · 交流电桥的用途与分类：交流电桥用途广泛，主要用于交流等效电阻及时间常数、电容及其介质损耗、自感及线圈品质因等电参数的精确测量，还能将非电量变换为相应电量参数进行精确测量。常用交流电桥分为阻抗比电桥和变压器电桥两大类，阻抗比电桥准确度约10^-3，变压器电桥准确度可达10^-6以上，最高达10^-8数量级。 · 交流电桥的平衡条件与桥臂设计：交流电桥平衡需满足两对相对桥臂阻抗乘积相等，且两对相对桥臂阻抗辐角之和相等。为使结构简单和调节方便，一般两个桥臂设计为纯电阻，一个桥臂根据线路和测量对象配置电抗元件，最后一个桥臂接入被测电抗元件。根据被测元件性质，交流电桥可分为电容电桥和电感电桥。 · 交流电桥的标准量具与平衡指示仪：交流电桥大都采用标准电容作标准量具，因其准确度高、不受外来磁场影响、受温度变化影响小。交流电桥平衡指示仪有多种，低频(40 - 200Hz)用谐振式检流计，音频范围用耳机，音频或更高频率用指针式平衡指示器或阴极射线平衡指示器，指针式平衡指示器由选频放大器、检波电路和磁电系表头组成，灵敏度高，使用广泛。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$