直流单双臂电桥核心结构与工作原理

直流单双臂电桥核心结构与工作原理：

1.  单臂电桥（惠斯通电桥）

（1） 基本结构

由四个桥臂、直流电源、检流计三部分组成：

桥臂：R1、R2 为比例臂（已知标准电阻，可调节比例）；R3 为比较臂（可调标准电阻）；Rx 为被测电阻。

电源：接在桥路的一对对角线上，提供直流工作电流。

检流计：接在另一对对角线上，用于检测桥路是否平衡（电流为 0 时平衡）。

（2） 直流单双臂电桥工作原理

调节比例臂 R1/R2 和比较臂 R3，使检流计指针指零（桥路平衡），此时桥路满足 对臂电阻乘积相等：

R1⋅R3=R2⋅Rx

推导得被测电阻计算公式：

Rx=R2R1⋅R3

局限性：当测量低值电阻时，引线电阻（导线本身电阻）和接触电阻（接线端子处电阻，约 10⁻³Ω 级别）会与被测电阻串联，导致测量误差大幅增大，因此不适合测低电阻。

2.  双臂电桥（开尔文电桥）

（1） 结构改进

针对单臂电桥的缺陷，双臂电桥增加了两个附加桥臂（R4、R5），并将被测电阻 Rx 和标准电阻 RN（标准低电阻）采用四端接线法连接：

电流端（C₁、C₂）：接电源回路，流过较大电流，引线电阻和接触电阻归入电源回路，不影响测量；

电压端（P₁、P₂）：接桥臂回路，流过极小电流，且附加桥臂 R4、R5 与比例臂 R1、R2 满足 R1/R2=R4/R5，从而抵消电压端的附加电阻影响。

（2） 工作原理

调节比例臂和标准电阻 RN，使检流计平衡，此时被测电阻计算公式为：

Rx=R2R1⋅RN

核心优势：通过四端接线和附加桥臂的补偿作用，消除引线电阻和接触电阻对测量结果的干扰，实现低电阻的高精度测量。

直流单双臂电桥选型要点：

按电阻量程选型

测中值电阻（如 10Ω 的电机绕组）：选单臂电桥模式或纯单臂电桥；

测低值电阻（如 0.001Ω 的电缆导体）：必须选双臂电桥模式或纯双臂电桥；

若需兼顾两种量程：选单双臂一体电桥（如 QJ36 型），切换方便。

按精度要求选型

常规检测（如日常运维）：选 0.1 级精度；

计量校准、仲裁试验：选 0.01 级高精度机型。

按使用场景选型

实验室固定测量：选台式电桥，稳定性好；

现场便携检测：选便携式电桥（如 QJ44 型，重量＜2kg），适配户外作业。

四、 安全使用注意事项

接线规范

单臂电桥：接线尽量短而粗，减少引线电阻影响；

双臂电桥：严格区分电流端和电压端，电压端应接在电流端内侧（靠近被测电阻），且电流端引线需加粗，降低自身电阻。

电源选择

单臂电桥：一般用 1.5~3V 干电池；

双臂电桥：测低电阻时需较大工作电流，可选用 2~6V 直流电源，具体按被测电阻大小调整（电阻越小，电流需越大，保证检流计灵敏度）。

平衡调节步骤

先粗调比例臂，再细调比较臂 / 标准电阻，避免检流计过载烧毁；

调节时轻按检流计按钮，观察指针偏转方向，逐步逼近平衡。

被测电阻预处理

测量前，擦拭被测电阻的接线端子，去除氧化层和油污，降低接触电阻；

对于感性电阻（如电机绕组），测量后需先断开电源，再断开检流计，防止自感电动势损坏检流计。