万能电桥

本仪器是采用电桥法来测量电容，电感和电阻元件，其优点是结构简单，操作方便，并

为了使操作者能更好地熟悉与运用本仪器，现以四臂电桥的工作原理作一个简单的介绍。右图是四臂电桥的原理示意图。电桥臂阻抗Zx Za Zc Zb组成，桥臂阻抗Z在一般情况下是复数，也就是由电容，电感，电阻任意组合而成。在a ,b 两端加上电压后一般情况下c,d两点间有电位差，因此在指示器中便有电流流过。假使uc-ua=o即ucd=o则指示器就没电流流过。此时电桥处于平衡状态

即 Zx.Zc=Za.Zb

这样我们可以得到一个个结论:在四臂电桥中当电桥平衡时，必须是相对两个桥臂的乘积相等，这是电桥的基本原理。如果桥臂中Zx Za Zc Z均为电阻。那未Rx=RA.RB就构成了四臂电桥，在平衡电桥时只要调节桥臂的一个参数就可使电桥平衡。

如果在电桥二个桥臂接入电抗元件，另二个桥臂接电阻。

即:Zx=Rx+jXx ZA=ZA Zc=Zc ZB=RB+jXB根据电桥平衡条件:Zx.Zc=Za.Zb

即:(Rx+jXx).Rc=RA(RB+JXb)经整理并分别使实数与虚数部分相等

得:R= RA.RB

RC (1)

X= RA.XB (2)

RC

在上面二组方程式中第(1)式可得出被测元件的有功分量，第(2)式可得出被测元件的无功分量值，因此当桥臂接有阻抗元件的四臂电桥，就要分别调节桥臂的二个参数才能使用电桥平衡。

本仪器内附振荡器是由一只硅晶管BG6组成电感三点式1KHZ振荡器。测量电容，电感和电阻(R≤10Ω)时作为交流电源用，在调制电路中作为调制电压用，它的振荡频率是由一个电容器C19组成的谐振回路所决定，只要改变C19电容器就能调整振动器的振动频率。变压器的次级分有两组线圈，一组是高阻抗输出约有1.5V的交流电压,另一组是低阻抗输出约有300mv的交流电压按测量对象的需要作为阻抗匹配用，由线路图可见该变压器是振荡线圈又兼作输出用。

调制器的作用是把直流讯号调制成交流讯号，以便进行交流放大，本线路是由场效应晶体管BG1所担任，其线路结构简单，它用来当测量R>10Ω时，电桥电源采用直流9V而电桥输出的不平衡讯号经由调制电路使它变换成交流讯号馈至放大器进行放大，这将提高了测量灵敏度使得高值电阻并带有较大的残余电抗的电阻元件也能进行测量。

放大器是由四只硅晶体管BG2-BG5组成四级电压放大，当使用内部1KHZ讯号源时，放大器采用RC双T选频网络。这对于抑制外来的杂散干扰和线路的固有噪声效果良好，双T网络的特征是当选择在某一谐振频率下其输出的特别小，而在其它的频率则输出特别大，正是使用这一特点设置在放大器中作为负反馈线路，在f=f0=1KHZ时由于反馈最小，输出电压将是最大，反馈电压大，输出电压就小，由于RC双T网络的电阻电容其量值有误差，调节W2 和W1可以改善选频的性能。

双T网络的参数应有如下关系:

R=R10=R12+W3=2(R11+W2)

C=C8=C9=C10

2

在使用本仪器前首先要熟悉面板上各元件和控制旋钮的作用(如下形图所示)，以便于能好的掌握和合理地使用这台仪器

说明:

此端钮是用来连接所需测量的元件，在连接被除测元件到端纽时，最好直接接在此端钮上，如无法实现，可通过测量导线连接(在测量较小值的元件时，须扣除导线的残余量)被测端纽"1"表示高电位，"2"为低电位，在实际使用中若需要考虑低电位时，可按此标记来连接。(一般情况下不必考虑)

2。外接插孔，此插孔的用途有"Ⅰ"在测量有极性的电容和铁芯电感时，如须要外部迭加直流偏置时，可通过此插孔接于桥体。(Ⅱ)当使用外部的音频振荡器讯号时，可通过"外接"导线连到此插孔上，施加到桥体(此时，应把项"3"拨向"外"的位置)

线路图中标记R4-1)此开关作用有:

(Ⅰ)凡使用机内1KHZ的位置。

(Ⅱ)当"外接"插孔施加外音频讯号时应把此开关拨向"外"的位置(此时内部1KHZ振荡器即停止工作，RC双T网络断开，放大器处于60-10KHZ的宽带状态)

此开关是选择测量范围用，上面各档的标示值是指电桥读数在满度时最大值。

此开关是用来扩展损耗平衡的读数范围用，在一般情况下测量空芯电感线圈时，此开关放在Q位置，测量一般电容器(小损耗)时放在D×0。01位置，测量损耗值较大的电容器时放在D×1位置。

它是用来作为平衡指示用。当电桥在平衡过程中，操作有关的旋钮，并观察此指示电表指针的动向，应往"0"的方向偏转，当指针最接近于零点时，即达到电桥平衡位置。

此端钮与本电桥的机壳相连。

用来控制电桥放大器的放大倍数，在初始调节电桥平衡时，要降低灵敏度使电表指示小于满刻度，在使用时应逐步增大灵敏度，进行电桥平衡调节。

电桥在平衡时，应调节此二只读数盘，第一位读数盘的步级0。1，也就是量程旋钮指示值的1/10第二第三位读数是由连接可变电位器指示。

被测元件的损耗读数(指电容，电感)由此旋转指示，此读数盘上的指示值再乘以损耗倍率开关的示值，即为正确的损耗值。

本电桥对电容，电感，电阻元件均能测量，由此开关转换电桥线路，若测量电容时应放在"C"处，测量10欧姆以上的电感应放在"L"，测量10Ω以内的电阻时应放在R≤10处，测量10欧姆以上的电阻应放在R>10处。测试完毕后切记把此旋钮放在"关"处以免缩短内干电寿命，

此架向下转动可以支撑仪器的前部，是有利于观察面板上所示的示示值，使操作仪器时较为方便。

1、使用外部直流电源:本仪器可以使用外部直流电源来代替机内的干电池，只要打开电池的盖板，按下图所示的尺寸自制四只金属铜插头和一块绝缘安装板，并在插头上焊出四根线，分别接到二组纹波系数小较稳定的9.V直流电源上就能使用.

在接外直流电源时切要注意电源的极性及与插孔所标的极性相符不要接反,所使用的电压不要超过9.5V电压过高与过低都是不利的,高者要损坏仪器内部元件,低者电桥灵敏度受影响,

注:图中1. 2. 3. 4是引出至外直流电源的胶质线,长可根据需要自由选定.

2.使用外接音频振荡器测电容,电感:仪器可通过"外接"插孔施加外音频振荡器讯号来测量电容，电感元件以供其它各种专门测量的使用，其方法如下:

(1)把仪器面板左上角的拨动开关放在"外"的位置(此时内部振荡器停止振荡，RC双T网络断开，放大器处于宽带状态)

(2)"外接"插孔可通过外按导线从外振荡器取1-2音频电压，其频率可在60-10KHz，的范围内按被测的需要来来选择频率，将此讯号加入桥体进行测量，测量方法同上同测电容，电感一样。

(3)由于使用的频率不是1KHz，所以损耗平衡刻度不能直读，其读数是以 来乘损耗平衡的示值，其中f为所使用的外部音频振荡器频率。

例:测量一只电容器，当电桥平衡后，损耗平衡指示为1.5,损耗位率在D×0.1位置.用 外接500Hz的音频讯号测量.

则 公式

万能电桥是便携式仪器，仪器的外貌见图。它是由电桥主体，晶体管振荡器，调制器，选频放大器和指示电表等组成。振荡器，调制器，选频放大器都采用印刷电路，用导轨分别坚固地固定在仪器的左右两侧，采用插入式以便于装卸和维修。振荡器是单独用一块印刷电路板组成，调制器和选频放大器共同用一块印刷电路板组成。

在面板上装有指示电表以及各种控制旋钮。仪器的背后装有二组干电池，第"Ⅰ"组干电池是由六节二号电池串连组成9V，供内部振荡器使用和测量电阻在100Ω~100MΩ的量程范围时，(即R>10)供电桥作能源用。第"Ⅱ"组干电池是标准型6F22迭层电池供放大器专用。二组干电池共同装于一个专门设计的工程塑料盒内，只要将仪器背后的电池盖板取下就能方便的更换电池。在安装二号电池的中部间隙有四只插孔，此插孔标有"Ⅱ""Ⅲ""+"等标记，就是分别表示第Ⅰ组电池插孔，第Ⅱ组电池插孔以及电池的极性+。此二组电池插孔的设计是为了在缺乏干电池的情况下，可以通过二组插孔使用外部的直流9V电源或其它较稳定的直流电源来取代机内所用的干电池。

若要进行维修检查，需打开仪器的内部时，可以在仪器背后铭牌下面拧出二只较大的半元头螺钉(参阅下图)然后用力推动电池盖板部位，仪器就能从箱壳前取出，注意:面板上角四只"镀克壳"的螺钉不是拆开仪器用不要随意拧下。

维修时按下下图箭头所示将左右二只沉头螺钉拧下(注意:附近其它螺钉不要随便拧下)

即可使仪器面板部分后下倾斜，这样使得检查线路和维修工作都很方便，在检修完毕后切记即把此螺钉拧上。

1，仪器可在0℃~40℃时，相对湿度在30~80%的环境下使用，当仪器工作在+10℃~+30℃相对湿度在30~80%情况下应不超过下表的规定。

注:表中△为滑线盘最小分格的1/2。Q值小于1的电感基本误差不矛考核

2。仪器的自身残余参量如下(在内部1KHz情况下)

电容Co≤1.0 PF

电感Lo≤0.5μH

电阻Ro≤0.005Ω

3。仪器也能使用60Hz~10KHz的外接音频振荡器讯号来测量电容和电感元件。

4。仪器的外形尺寸287×202×188(mm)

5.仪器的重量约4Kg

1、万能电桥1台 4、"外接"导线1根

2、产品合格证书 1份 5、"测量"导线2根

3、使用说明书 1份

由于铁芯电感是非线性元件,在实际应用中加一直流偏压,通过元件将工作点取在磁化曲线的理想位置下,可按如下线路连接.

可在"外接"插孔施加一个不高于200伏的比较稳定的直流偏压,其电压的极性是插头的尖端接正,简体接负,在直流电源回路中串联一电流表和限流电阻.为避免过大的电流流过量程电阻RA,电阻RA的消耗功率不应大于0.5瓦,按下表在不同的量程选择电流值.

应注意:为避免瞬变高压，在测试完毕后应将被测电感Lx两端短接，然后再在关闭偏压电源。

小电感线圈的测量:

小电感在任何低频电桥下进行测量都很困难，因为测试频率比它实际工作频率可能要小多倍，因此其中Q值很低，这种电感在低感时电阻成份占优势，在电桥平衡过程中，很可能出现许多平衡点，因此需要较精细的进行操作，在很多平衡点入中可相对比较找出一个最佳平衡点，就是电表指针指于零或最接近于零的点即为正确的最佳平衡点。对于这样的测量是须要进行多实践，从中可以得到操作上技巧，是有利于提高测量的可靠性。

例:找出有四个平衡点，在电表指针分别指示为2μA，8μA。20μA，那未2μA，这点即为正确的最佳平衡点，其它是虚假平衡。

5、对测量读数的修正:

一般测量电容时，倍率开关放在D×0.01或D×1档,如果放在Q×1档时,测量结果按下式进行换算.

公式

在测量电感时,若损耗倍率开关放在位置时,测量结果按下式进行换算.

电解电容器因由于其结构上的原因,它一般的电容器,通常有较大的串联或并联损耗,对于一般正常质量的电解容器,加入极化偏压后对其测量结果没有多大影响,就是说一般正常质量的电解电容器可不需加偏压测量.但当比较陈旧或使用了很大时间的电解电容器,可通过"外接"插孔,将当接入直流偏压电源时,应注意如下几点

(1)加入直流电压的极性是导线插头的尖端为正极,简体为负级,由于偏压电流要流过量程电阻RA，故必须接入一限流电阻R限，同时应该注意RA的耗散功率不得大于0.5瓦,而R限的数值应为当Cx>1μF时每100V为5KΩ如果Cx>1μF时每100V为2.5KΩ为使电桥对交流(1KC)讯号有一连路,所以必须加一旁路电容器C,它的大小至少是10μF,并应注意其耐压要大于外加的直流电压(外加直流偏压要注意不要超过被测电容器的耐压)

(2)使用外加偏压测量电容时,首先把量程开关选择在适当的位置,再把测量选择开关放在C位置上,然后关闭电桥.

4.铁芯电感的电感量是随着通过其中电流不同而变化的,结果使测量带来了困难,要较精确的进行测量是较难得到的.

1、一般维护是一台便携式仪器，内部能源是干电池，若长时间搁置不用，应将电池取出，在使用过程中要谨慎维护防止受潮及尘土的侵入，并应存放在干燥无腐蚀气体的室内。

2、正常工作情况:

Ⅰ，二组干电池的电压不低于7.2V

Ⅱ,晶体管电压

BG1 BG2 BG3 BG4 BG5

Uce 约 8.4V 约 2.7V 约 3.0V 约 3.2V约 4.2V

3、可能发生和故障及检修方法:

仪器所发生的故障是多种多样的，因此在这里要全面地详细介绍是有一定困难的，只能简单地说明比较常见易于发生故障和解决方法，便于使用者掌握。

(1)故障特征:开启仪器当"测量选择"开关放在CL，R≤10位置时，而灵敏度调节往顺时针方向开足，电表无指示。

可能原因:二组干电池接触不良，振荡器不工作，放大器不工作

检修方法:打开仪器背后的电池盖板，万用表分别测量2号电池中间的两对插孔，在左面的对一对标有"Ⅰ"为Ⅰ组电池的输入，在右面的一对标有"Ⅱ"为第Ⅱ组电池的输入:例如测量第Ⅱ插孔万用表无电压指示，可取下第Ⅱ组6F22型干电把池接触片往下扳一点，使接触片与电池接头紧密接触，若第Ⅰ组插孔测量无电压，有可能2号电池的正极金属头太短，不能直接与仪器上电池盒触头接触，可以在六节电池中挑选二只较长的正极性金属头与电池盒的正极标连如图所示。

面板左上角拨动开关的位置是否处于内"1KHz"位置，并检查K4-2开关接触是否良好。有否直流电源通往振荡器(可按本书未页线路处检杳)有否直流电源通往放大器K1开关(-7)接线是否良好，晶体管各点电压是否正常。

2)故障特征:电池接触全部良好，电表无指直(灵敏度开足)

可能原因:指示电表线圈断裂。

检修方法:焊去电表接线其中一个线头，即电表的引出头，用万用表测量表头是否良好。

(3)故障特征:放大器各级电压正常，电表线圈良好，但指示电表仍无指示。

可能原因:被测端钮"2"胶木帽旋出，手持一件金属物(如铜，铝，或钥匙)轻微快速地触及一下端钮"2"的金属部分并观察电表应有一瞬的摆动，说明端钮2通往放大器线路良好，如无可按线路检查。

(4)故障特征:通往放大器接线正常，电表仍无指示

可能原因:振荡器无输出，面板左上角扳动开关未放在内1KHz位置，按线路检查有关振荡器输出部分的接线。

(5)故障特征:仪器在使用时旋动读数滑线盘或损耗平衡旋钮，发现电表有特跳现象。

可能原因:该滑线电位器接触不良。

检修方法:取出仪器外壳，将读数电位器(110Ω)的金属盖卸下，用N0.500碳化硅水砂皮或N0.600氧化铝水砂皮小心在电阻裸线孤形部分轻微地砂几下(注意不要弄断电阻线)然后用棉花和少量无水酒精将电阻被砂皮砂过的部位揩干净，再将金属盖装上。损耗平衡电位器是同轴双连电位器。检修比较麻烦，要将旋钮卸下，取出电位器仔细修理或送本厂修理。

(6) 故障特征:仪器在使用中发现灵敏度很低

可能原因:电池电压低于7.2V

检修方法:更换新电池

(7)故障特征:用万用表测量两组直流电压都大于7.2V但灵敏度仍很低.

可能原因RC双T网络失谐

检修方法:参阅电原理图把插座A7与A11断开,WS-1电位器的中心头焊掉,连接到真空管电压表,仪器的接壳端钮接真空管电压表的 端钮,把准确的950Hz音频讯号输到插座A11,振荡器的电压调到1V,然后反复调节W2,W3使真空管电压表指示最小,调好后恢复原来的接线.

(8)故障特征:RC双T网络检查工作正常,但灵敏度仍很低.

可能原因:振荡器频率漂移过大.

检修方法:用标准频率计较对,并调整电容C19。

(9)故障特征:测量电阻R>10时，不工作或灵敏度极低。

可能原因:BG1场效应管失效，调制电压过低。

检修方法更换场效应管BG1，校正调制电压其方法是在被测端接一只100KΩ位置，测量选择开关放在R>10位置灵敏度旋钮按顺时针方向开到底。调电桥"读数"盘使电桥平衡，然后调节W1使电桥平衡时电表指针在刻度的中心位置。(即50Μa处)

(10)如觉得仪器的精度有疑问，可在被测端钮上分别接入精度不低于本电桥精度的1/3的标准元件(电容，电感，电阻)进行校对。此方法也适用于本仪器计量鉴定

附加说明:

在电桥平衡过程中,电表的指针不能获得完全回到零,可能有如下原因

(1)测量电阻时,被测电阻的分布电容或电感太大,

(2)测量电容或电感时,损耗平衡调节细度受到限制,尤其在低Q或高D时更为显著,特别是电感线圈极易吸收外界干扰,要减小这种外来干扰,可将面板左上角的拨动开关放在外位置,让内部振荡器停止工作,然后移动被测线圈的位置和角度使电表的指示到最低程度,再把拨动开关板回到"内1KHz"位置后,再进行测量,

(3)在保证精度能清晰分辨读数的情况下,灵敏度调节旋纽不要开得太大,

(4)仪器在第二位读数盘(即;连续可变电位器)和损耗平衡旋钮(就是外形图中所示,"9""11"),这二个旋钮在按逆时针方向旋到底时,它们都应该与度盘"0"以下的一条线和固定指示板学期工作总结法线相重合,不然将会测量结果带来一定程度的误差.如发现有不重合右稍拧松旋钮的螺钉将位置移正后再把旋钮螺钉紧即可.