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推荐bg2vo(lymex)一篇最新力作---精密电阻测量仪器与自制Warshawsky电桥 [复制链接]

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离线yjm2000
 
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82
只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 2009-02-03
Ο、前言
电阻是最常见的电子电器设备的单位之一,电阻基准是各标准实验室必须保持的基准之一,精密计量电阻是常见的实验室操作。
不太精密的测量可以用万用表、电桥直接进行电阻测量,但精密的计量要在各电阻之间进行对比。为了能够准确的进行电阻对比,要用到各种电阻比较仪器。
本文试图又浅入深探讨一下电阻的测量/对比方法,最后给出一个自制warshawsky比较电桥的实例。
一、电阻的测量方法

1、直接测量法,或者说叫转换测量法。
测量时,把电阻欧姆先转换成别的量再测量。比如把被测量电阻施加以一个已知的电压,那么再测量流过电阻的电流,根据欧姆定律,这个电流与电阻成正比。因此,我们采用测量这个电压,就可以得到电阻值。
直接测量简单快速,但转换后很多因素直接参与误差贡献,比如恒流源的精度、电压表的精度都直接影响被测电阻值。
用质量/砝码的称量来举例,用弹簧称称量砝码,就属于直接测量,要求仪器的线性度良好,但也与重力、弹性等太多因素有关,误差可能比较大。


详细内容请看:精密电阻测量仪器与自制warshawsky电桥
离线yjm2000
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82
只看该作者 1楼 发表于: 2009-02-03
2、对比法
对比法就是用另外一个标准电阻与被测电阻进行比较,若二者平衡,那么对比指示为0或者居中。其优势是,不要求指示仪表的准确性。对比法根据被测量和标准量是否相等,可以再分成同值对比和不同值对比两种。
同值电阻对比,比如等臂电桥。由于电桥两臂相等,因此制造时可以做的一样,一致性和对称性可以做得很好,因此对比起来误差小;
非同值电阻对比,比如普通电桥。此时电桥臂的阻值不一样,因此采用的电阻就不一样(比如采用不同线径的电阻丝),测量时电压、发热情况也不一样,因此会存在更多的产生误差的机会。
用质量/砝码的称量来举例,常见的天平就是同值对比。而常见的杆称或者台秤就是非同值对比。无论如何,由于是对比,因此比如重力的变化就对称量没有影响。
离线yjm2000
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82
只看该作者 2楼 发表于: 2009-02-03
3、替代法
其实,等臂电桥或者机械天平,尽管做的表面上很对称,但任何东西不可能做到完全对称,比如漏电阻、内部引线电阻、分压不均匀等。尽管可以用交换法来抵消一部分,但交换与替代有类似的地方。
替代法其实就是一种方法,是在以上两种方法的基础上,把被测量和标准不是同时异地,而是同地分时对比。先把标准放上去,电桥或者天平的另一端加个假负载(dummy),调整平衡或者记下误差/读数后,把被测物换上来,重新调节平衡或读数。这样,由于臂长不一样、引线电阻不一致或者漏电等造成的因素可以几乎完全消除,只剩下短期稳定性而引起的可重复性是误差的来源,而这个误差可以通过多次测量来减少。
也就是说,有了对比法的器材,就可以进行替代法操作。历史上,曹冲称象可以说就是一个典型的替代法。
离线yjm2000
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82
只看该作者 3楼 发表于: 2009-02-03
二、常见的电阻比较仪器极其简单原理

1、单臂电桥


单臂电桥又叫惠斯通电桥(wheatstone桥),这个四臂结构是直流电桥的基本形式。采用平衡原理,当两个臂的分压比一样的时候,电桥输出a、b两点的电位差就为零(平衡),此时有r1/r3=r2/r4,而且此平衡公式与电源电压、检流计的灵敏度参数等无关,因此广泛用于电阻测量。但另一方面,由于有不可避免的引线电阻接触电阻的影响,有一定误差,尤其是低电阻的时候误差比较大,例如,0.1Ω的引线和接触电阻一般难免,因此,用此电桥测量1kΩ的时候不要期待会有好于0.01%的结果,因此适合中等以上电阻的场合。
单电桥很重要的一个参数就是(相对)灵敏度,表明被测量电阻变化一个微小值后,输出电压变化了多少。
由于电阻的变化和输出的变化都用相对值来表示,因此又叫相对灵敏度。灵敏度的计算,很少见有文献描述,这里给出一个[1]:



这个公式看起来很复杂,但比较全。其中δ是某电阻相对变化率,rg是电源内阻,rd是检测器的输入电阻。
若检测器的电阻非常大(开路),而且另s=ei/eo/δ为相对灵敏度,那么公式将简化为:



如果再假设电源电阻为0,那么公式进一步简化成



即s = 1 / (2 + r1/r3 + r3/r1)。
这个公式里没有出现r2和r4,因为平衡时其比例与r1/r3相同。

详细内容请看:精密电阻测量仪器与自制warshawsky电桥
。。。。。。。。。
离线bg7vi
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2562
只看该作者 4楼 发表于: 2009-02-03
记号了。。。。。。。。。。
离线yjm2000
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82
只看该作者 5楼 发表于: 2009-02-04
·····记号!
离线yjm2000
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82
只看该作者 6楼 发表于: 2009-02-05
好像没人喜欢啊!
离线fghlw
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163
只看该作者 7楼 发表于: 2009-02-05
哈哈 早就收了~~
离线yjm2000
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82
只看该作者 8楼 发表于: 2009-02-06
还是有人需要的!
离线ZOO
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936
只看该作者 9楼 发表于: 2009-02-06
warshawsky翻译成中文是怎么?沃肖斯基 ? 沃沙斯基?   ?? ?
离线yjm2000
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82
只看该作者 10楼 发表于: 2009-02-17
'
warshawsky翻译成中文是怎么?沃肖斯基 ? 沃沙斯基?   ?? ?
'
自己创造一个名字,说不定就流行了!
离线saul
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407
只看该作者 11楼 发表于: 2009-02-17
..........
离线heyaobing
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5252
只看该作者 12楼 发表于: 2009-02-19
很好啊,开阔思维,收益不少!
离线BG2VO
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5764
只看该作者 13楼 发表于: 2009-02-20
谢谢楼主推荐。文章在这里:http://www.bbcnn.net/bbs/read.php?tid=27

warshawsky电桥,中文叫四跨线电桥。这个词即便在计量界也是很陌生的,我国拥有数量极少(好象只有1台,在国家计量院,国宝级的)。所以我宁可用warshawsky电桥这个词了。

在网上找一下,“四跨线电桥”很少有介绍的,即便寻找“warshawsky bridge”,能找到的东西也不多。这个属于高精密专用电桥,因此我没在这里直接介绍。