一、概 述 FMQJ36型市電式單雙臂兩用流電橋,是本廠在原QJ36型單雙臂兩用直流電橋的基礎(chǔ)上改革創(chuàng)新而成的一款精密電工測量儀器。 原QJ36型單雙臂兩用直流電橋既具備準確度高、靈敏度高、調(diào)節(jié)性好的專業(yè)水準,又具備物理模型明晰、面板結(jié)構(gòu)直觀的教學(xué)優(yōu)勢,因而被廣泛應(yīng)用在法定計量、科研生產(chǎn)、實驗教學(xué)等眾多領(lǐng)域中。但是這款備受歡迎的高檔電橋也有缺憾:其一,不能直接以市電充當(dāng)工作電源;其二,面板上沒有配備本機檢流計;其三,作為雙橋使用時,需要在機外搭建一條大電流電路(“體外循環(huán)”),因而購置比較操心,使用不夠干練。 本廠出品的FMQJ36型市電式單雙臂兩用直流電橋,面板采用13端鈕的創(chuàng)新布局,直插市電,無“體外循環(huán)”,用戶可使用本機檢流計,也可外接檢流計,妥善解決了上述歷史遺留問題,極大地方便了使用者,充分發(fā)揮并進一步提升了原QJ36型單雙臂兩用直流電橋的技術(shù)特色。 1.本儀器準確度等級為0.02級。 2.本儀器測量范圍如下: 單橋:102~106Ω 雙橋:10-6~102Ω 3.本儀器各橋臂電阻值的冷態(tài)校驗端子如下: R1:PN1~RX單(右); R2:PN2~外接檢流計(右); RM:PX1~外接檢流計(右); R′M:PX2~RX單(右); 4.根據(jù)上述第3款內(nèi)容,本儀器也能作為精密級可變電阻箱使用。
二、技術(shù)數(shù)據(jù) 1.本電橋可使用在周圍空氣溫度20±8℃,相對濕度≤80%和不含有害雜質(zhì)氣體的環(huán)境中工作。 2.當(dāng)溫度20±5℃,相對濕度≤80%,并按使用規(guī)則選用電壓及各橋臂阻值,其各量程溫誤差,應(yīng)符合如下要求: 表1 單橋電路的儀器誤差一覽表 程量 | 電源電壓(V) | 誤差(%) | 被測電阻(Ω) | 比例臂電阻(Ω) | RX | R1 | R2 | 102~103 | 100 | 1000 | 0~5 | 0.02(基本) | 1000 | 103~104 | 1000 | 104~105 | 105~106 | 10000 | 100 | ±0.1 |
在滿足測量靈敏度的前提下,電源電壓應(yīng)就低不就高。 被測電阻RX之接線電阻值應(yīng)≤0.001Ω,如在測量中達不到這一要求時,可在測量中減去接線電阻值。 表2雙橋電路的儀器誤差一覽表 被測電阻(Ω) | 標準電阻(Ω) | 比例臂電阻(Ω) | 電 源電 壓(V) | 誤差(%) | RX | RN | R1=R2 | 10~102 | 10 | 103 | 0~1.5 | ±0.02(基本) | 1~10 | 1 | 10-1~1 | 10-1 | 10-2~10-1 | 10-2 | 10-3~10-2 | 10-3 | 調(diào)換RX和RN位置時, 計算式中——調(diào)換為—— | 10-4~10-3 | 10-3 | 103 | 0~1.5 | ±0.05 | 10-5~10-4 | 102 | ±0.2 | 10-6~10-5 | 10 | ±2 |
標準電阻RN和被測電阻RX的電位端接線電阻值應(yīng)小于0.002Ω,跨接電阻r應(yīng)小于0.01Ω。 (1)零位電阻值≤0.012Ω。 (2)電橋示值的允許變差如下: ①測量臂電阻示值變差≤0.001Ω ②比例臂電阻示值: 10Ω時,變差≤0.004Ω ≤10Ω時變差≤0.02Ω (5)電橋電路與外殼之間的絕緣電阻≥1000MΩ。 (6)電橋電路與外殼之間應(yīng)耐受頻率為50HZ的正弦波 交流電壓500V,歷時1分鐘而不擊穿。 三、原 理 本電橋簡化原理線路如圖1所示:
圖中: S1及S2——比例臂選擇開關(guān)。 R1及R2——比例臂電阻。 I……Ⅳ——RM及R′M電阻箱式測量臂的讀數(shù)盤。 K1及K2——檢流計通斷按鈕。 K3————檢流計短路按鈕。 K4———電源通斷按鈕。 1及2——雙電橋時接標準電阻(RN)的端鈕。 3及4——雙電橋時接未知電阻(RX)的端鈕。 5及6——單電橋時接未知電阻(RX)的端鈕。 7及8——接檢流計(G)的端鈕。 9及10——單電橋時接電源(E)的端鈕。 11————靜電屏蔽端鈕。 按照測量需要和使用規(guī)則,分別可以組成單電橋和雙電橋的測量線路: 1、單電橋測量線路原理圖如圖2所示
圖2 QJ36型直流電橋的單電橋測量線路原理圖 測量時利用測量臂RM的調(diào)節(jié),使檢流計指零,得單電橋測量被測電阻RX的計算式:
2、雙電橋測量線路原理圖如圖3所示: 圖中:r1~r4——外接連線電阻 r0————外接跨線電阻 S——外接電流轉(zhuǎn)向開關(guān)。 RP——外接可變電阻器(箱) A——直流安培表(根據(jù)電路中所需電流而定)。 測量時,利用測量臂RM和R′M 的聯(lián)動調(diào)節(jié),使檢流計指零,得雙電橋測量被測電阻RX計算式:(跨線電阻≤0.001Ω時)
四、結(jié) 構(gòu) 所有測量臂的6個讀數(shù)盤,2個比例臂轉(zhuǎn)換開關(guān),4個按鈕及13個接線柱等都裝在鋁制安裝板上,并裝在機箱內(nèi)。 所有轉(zhuǎn)換開關(guān)的接觸元件全部采用銀銅復(fù)合材料制成。電阻元件材料采用錳銅材料制成,便于保證儀器的正確性和穩(wěn)定性。 為了消除外界泄漏電流的干擾,在結(jié)構(gòu)上還具有靜電屏蔽端鈕,便于與檢流計和外接元件等連接接地之用。
五、使用說明 (一)單電橋法測量步驟: 1.圖1中的1~11號端鈕是老式接法。之所以要保留該圖,原因有三:表達原理簡潔明了:與老用戶臉熟;老式產(chǎn)品還在銷售。新式儀器的單電橋測量線路按圖4連接,同時可參閱圖1、圖2。
2.將檢流計上方的“單-雙橋”轉(zhuǎn)換開關(guān)從“空”檔調(diào)到“單”檔。 3.根據(jù)被測電阻RX估計值的大小,按表1選擇合適的電源電壓。具體方法是:調(diào)節(jié)檢流計左下方的“靈敏度”旋鈕,該旋鈕又是“量程/電源適配區(qū)間”選擇旋鈕,旋鈕周圍按順時針標有被測電阻范圍100-101-102-103-104-10-1-10-2-105-106-10-3-10-6 ,單位是歐姆(Ω),這個數(shù)字鏈正好對應(yīng)了電源電壓從0.2V連續(xù)遞增到5V的變化順序,表明不同大小的RX需要不同大小的測量電壓.調(diào)節(jié)該旋鈕不必很精確,電壓越高(順時針旋轉(zhuǎn))則靈敏度越高,但電阻元件發(fā)熱越多,會造成指針飄移甚至燒毀元件。所以只要靈敏度夠用,電壓盡量就低不就高。 開機前應(yīng)將該旋鈕逆時針轉(zhuǎn)到底,以便使儀器從電流最?。ㄒ彩庆`敏度最?。顟B(tài)開始工作,這樣即使電橋偏離平衡態(tài)很遠,檢流計的偏轉(zhuǎn)也不超量程,一方面能保護檢流計,更重要的是接下來調(diào)節(jié)橋臂時(先調(diào)高位測量盤),能根據(jù)檢流計判斷調(diào)節(jié)的方向是否正確;反之,若一開機電流就很大,檢流計指針超量程偏在某一邊,無論怎樣調(diào)節(jié)橋臂,都看不出指針偏轉(zhuǎn)力度是在減小還是在增大,成為盲調(diào)亂試。初學(xué)者操作不得要領(lǐng),調(diào)平費時甚至燒壞儀器,多數(shù)都是沒有想清楚這一層邏輯關(guān)系。 隨著電橋被初步調(diào)平,謹慎增大電流(也是提高靈敏度),使檢流計原來的微小偏移得以放大,以便指示操作者進一步調(diào)平,從次高位測量盤逐步調(diào)到最低位,類似調(diào)天平,從大砝碼調(diào)到小砝碼。一般地,當(dāng)轉(zhuǎn)動各位測量盤來調(diào)平電橋時,若把儀器誤差前一位所對應(yīng)的盤轉(zhuǎn)動±1檔,檢流計對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)量能有1格左右,可以認為儀器靈敏度已足夠高,只要調(diào)節(jié)儀器誤差本位盤使檢流計指零,則檢流計的殘余偏轉(zhuǎn)已小于公認的視覺識別閾±0.1格,當(dāng)然更小于儀器誤差,調(diào)平過程已收斂到位。 4. 根據(jù)被測電阻RX的估計值, 按表1選擇合適的R1、R2數(shù)值,盡量令RM讀數(shù)盤的最高位(×1000Ω)被利用,至少用到次高位(×100Ω),以保證測量結(jié)果的有效數(shù)位足夠多。 5.測量中、低電阻時,每根外接導(dǎo)線的電阻均不應(yīng)大于0.001Ω。 6.準備工作做好后,按動面板右上角的電源開關(guān)(紅色),通電預(yù)熱5分鐘。調(diào)節(jié)檢流計右下方的“調(diào)零”旋鈕,使檢流計指針準確指零。當(dāng)變動某個橋臂電阻或電源電壓之后,要記住給檢流計重新調(diào)零。 7.先按下“粗”按鈕(面板左下角),使檢流計接通;再按下“電源(兩)”按鈕(面板左下角)使電源接通,此時檢流計指示有偏轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)RM讀數(shù)盤使檢流計指零,松開“電源(兩)”按鈕將電源切斷。 8.再按下“細”按鈕(面板左下角),順次按下“電源(兩)”按鈕,發(fā)現(xiàn)檢流計還有偏轉(zhuǎn),再次調(diào)節(jié)RM讀盤使用檢流計指零,松開“電源(兩)”按鈕。此時可求得被測電阻值為 RX = RM —— (1) 9.電阻元件發(fā)熱原因有二:電壓太高或通電時間太長。測量中應(yīng)經(jīng)常松開“電源(兩)”按鈕,以免元件發(fā)熱引起指針飄移、測量讀數(shù)不穩(wěn)。 10.如果檢流計靈敏度不能滿足測量要求,可將檢流計左方的鈕子開關(guān)擲向“外”檔,另選AC15、AZ19等型號的高靈敏度檢流計(本廠有售),接到本電橋面板左上角的“外接檢流計”接線柱上。 11.測試完畢應(yīng)將“單-雙橋”轉(zhuǎn)換開關(guān)恢復(fù)到“空”檔;“靈敏度”旋鈕逆時針旋到底;關(guān)閉電源開關(guān);令“粗”、“細”、“電源(兩)”按鈕釋放(向上彈起);R1、R2、RM的各讀數(shù)盤置于中間檔位較好;置于零位并不妥當(dāng),下次誤開機容易過電流。 (二)雙電橋法測量步驟: 1.測量線路按圖5所示進行連接(同時參見圖1及圖3 所示)。 2.將檢流計上方的“單-雙橋”轉(zhuǎn)換開關(guān)從“空”檔調(diào)到 “雙”檔。 3.根據(jù)被測電阻RX估計值的大小,按表2選擇合適的電源電壓。 具體方法是:調(diào)節(jié)檢流計左下方的“靈敏度”旋鈕(又是“量程/電源適配區(qū)間”選擇旋鈕),旋鈕周圍按順時針標有被測電 阻范圍100-101-102-103-104-10-1-10-2-105-106- 10-3-10-6,單位是歐姆(Ω),這個數(shù)字鏈正好對應(yīng)了電源電壓從0.2連續(xù)遞增到1.5V的變化順序,表明不同大小的RX需要不同大小的測量電壓。調(diào)節(jié)該旋鈕不必很精確,電壓越高(順時針旋轉(zhuǎn))則靈敏度越高,但電阻元件發(fā)熱越多,會造成指針飄移甚至燒毀元件,在使用雙橋時尤其明顯。所以,只要靈敏度夠用,電壓盡量就低不就高。開機前應(yīng)將該旋鈕逆時針轉(zhuǎn)到底,測量中謹慎增大。
儀器面板左下角有一個“電源(兩)”按鈕,按下該按鈕,電源接通;釋放該按鈕,電源切斷。在調(diào)整橋臂、觀察檢流計的過程中,“電源(兩)”按鈕只能點動(短時接通,隨手釋放),不允許持續(xù)通電,雙臂電橋尤其要注意。 4. 根據(jù)被測電阻RX的估計值,按照表2和公式RM= RXR1/RN,選擇合適的RN值(即盡量接近RX),進而選擇合適的R1、R2數(shù)值(R2恒等于R1),盡量令RM讀數(shù)盤的最高位(×1000Ω)被利用,至少用到次高位(×100Ω),以保證測量結(jié)果的有效數(shù)足夠多。 5.RX、RN的每根外接導(dǎo)線的電阻均不應(yīng)大于0.001Ω。 6.準備工作做好后,按動面板右上角的電源開關(guān)(紅色),通電預(yù)熱5分鐘.調(diào)節(jié)檢流計右下方的“調(diào)零”旋鈕,使檢流計指針準確指零。當(dāng)變動某個橋臂電阻或電源電壓之后,要記住給檢流計重新調(diào)零。 7.先按下“粗”按鈕(面板左下角),使檢流計接通;再按下“電源(兩)”按鈕(面板左下角)使電源接通,此時檢流計指示有偏轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)RM讀數(shù)盤使檢流計指零,松開“電源(兩)”按鈕將電源切斷。 8.再按下“細”按鈕(面板左下角),順次按下“由源(兩)”按鈕,發(fā)現(xiàn)檢流計還有偏轉(zhuǎn),再次調(diào)節(jié)RM讀數(shù)盤使檢流計指零,松開“電源(兩)”按鈕。此時可求得被測電阻值為 RX = RN ————— (Ω) (2) 9.以上8款要求RN盡量接近RX,此外還要求RN ≤ RX。實踐中會遇到相反的情況,即RN雖然接近RX,但RN ≥ RX。此時可采取如下變通措施完成測量:將圖5中的RN和RX調(diào)換位置,仍按照上述方法操作,按下式計算結(jié)果: RX = RN ————— (Ω) (3)
還可按照8、9兩款測量同一個電阻,將(2)、(3)兩式求 平均,以便減小系統(tǒng)誤差。 10.電阻元件發(fā)熱原因有二:電壓太高或通電時間太長。測量中應(yīng)經(jīng)常松開“電源(兩)”按鈕,以免元件發(fā)熱引起指針飄移、測量讀數(shù)不穩(wěn)。與單橋相比,本條款對雙橋尤為重要,因為雙橋電流比單橋大得多,調(diào)平時只能點動“電源(兩)”按鈕,隨手釋放,切不可按下鎖死。 11.緊靠“電源(兩)”按鈕右邊有一個“換向開關(guān)”。測量中如發(fā)現(xiàn)回路熱電勢影響嚴重,可在該“換向開關(guān)”正、反狀態(tài)下測兩次結(jié)果,取其平均值。 12.如果檢流計靈敏度不能滿足測量要求,可將檢流計左方的鈕子開關(guān)擲向“外”檔,另選 AC15、AZ19等型號的高靈敏度檢流計(本廠有售),接到本電橋面板左上角的“外接檢流計”接線柱上。 13.測試完畢應(yīng)將“單-雙橋”轉(zhuǎn)換開關(guān)恢復(fù)到“空”檔;“靈敏度”旋鈕逆時針旋到底;關(guān)閉電源開關(guān);令“粗”、“細”、“電源(兩)”按鈕釋放(向上彈起);R1、R2、RM的各讀數(shù)盤置于中間檔位較妥。 六、注 意 事 項 1.電橋測量時應(yīng)按照表1及表2規(guī)定,盡可能用RM的第Ⅰ讀數(shù)盤(即×1000盤,最高位數(shù)字)讀出被測電阻值RX的第一位數(shù)字,從而使測得值更為正確,并可減少電阻元件的消耗功率(如有條件采用高靈敏度的檢流計時,則電源電壓和線路電流都可相應(yīng)減小)。 2.當(dāng)使用環(huán)境濕度比較低(即干燥)時,測量時如發(fā)生靜電干擾,可將電橋和檢流計上具有的接地端鈕聯(lián)在一起后接通大地,干擾即可除消。 3.當(dāng)單電橋法測量較高電阻時,如發(fā)現(xiàn)泄漏電流干擾時,可采用對稱電路法進行測試,如圖6原理線路所示。
圖中: RP1及RP2——外接等效可變電阻器(箱) S3——外接轉(zhuǎn)換開關(guān)。 測量時先松開K4按鈕,斷開電源,然后按下K1按鈕(粗)并將轉(zhuǎn)換開關(guān)S3放在“A”的位置,此時RX、R1,RP1及RP2組成無源橋路,如果檢流計G指針有偏轉(zhuǎn),可借助外接變阻器(箱)RP1或RP2來調(diào)節(jié),使檢流計指零。接著按下K2(細),進一步細調(diào)RP1或RP2,再次使檢流計指零,則此時RP1與RP2的比值恰好為檢流計創(chuàng)造了與大地等電位的條件(虛地),原有的干擾得以消除。將開關(guān)S3轉(zhuǎn)到“B”的位置,始可按下K4按鈕接通電路,并按單電橋法測量步驟對RX進行測量。 七、維 修 1.每隔12個月,應(yīng)對電橋進行復(fù)查和維護整修工作。 2.電橋如長期擱置后再用,可能在電刷或按鈕的觸點表 面生成油塵間隔,導(dǎo)致接觸不良。此時應(yīng)將全部旋鈕轉(zhuǎn)動數(shù)次,如仍舊接觸不良,可將面板拆下,用棉花浸汽油或無水酒精清洗觸點,并涂上無酸性潤滑油使之保持清潔,儀器方可正常使用。 3.電橋可能發(fā)生的故障原因及維修方法如表3所示: 八、成 套 性 1、隨同每臺產(chǎn)品同時供應(yīng)的文件有: (1)產(chǎn)品合格證 1份 (2)使用說明書 1份 2、與本產(chǎn)品配套使用的儀器有: (1)標準電阻(本廠有售): BZ3型(九只一套) FMBZ-01教學(xué)型(一只九檔) (2)被測電阻(本廠有售): 表3 FMQJ36型電橋可能發(fā)生的故障一覽表 檢測項目 | 測試點的端鈕位置代號 | 常 見 故 障 | 附 注 | 現(xiàn)象 | 原 因 | 維修方法 | 比例臂電阻 | R1 | 1與6 | 第一種:接觸不良第二種:短路第三種:斷路第四種:阻值變差大 | 第一種:轉(zhuǎn)換開關(guān)接觸不良或電刷位置隔檔。 | 整潔觸點、調(diào)整電刷壓力和位置,嚴重的應(yīng)予更換 | 四個橋臂電阻誤差值調(diào)整的參考要求:①R1及R2和RM及R′M對第Ⅰ,Ⅱ讀數(shù)盤的單個阻值誤差要求應(yīng) ≤a%/2 ② —及—— 的比值誤差應(yīng) ≤a%/3式中:a—準確度等級。 | R2 | 單橋 | 1與7(包括短路板) | 第二種:相鄰導(dǎo)線相碰或電阻短路。 | 整理導(dǎo)線間隔距離。更換斷路的電阻。 | 雙橋 | 2與7(不包括短路板) | 第三種:接點假焊,脫落,電阻斷路。 | 接點重新焊接。更換短路的電阻。 | 測量臂電阻 | RM | 3與7 | 第四種:開關(guān)接觸電阻、熱電勢變化或電阻阻值變化超差。 | 整潔觸點和調(diào)整電刷 壓力,調(diào)整電阻誤差精度,變化嚴重的應(yīng)予更換 | R′M | 4與6 | 按鈕性能 | K1 | 6與8K3接通 | 接觸不良 | 觸點有氧化、臟或接觸片彈性變差。 | 整潔觸點及調(diào)整接觸片彈性或更換元件。 | | K2 | 6與8K3接通 | K3 | 7與8K2接通 | 注:1.檢測時可采用同名值的相對比較法進行. 2.本表端鈕代號為圖1老式;新式見“概述” |
FM-QR1(二端21檔) FM-QR2(四端12檔) FM-QR4(四端夾具,1米標尺) 九、保用期限 在用戶遵守產(chǎn)品的保管、使用、安裝和運輸規(guī)則的條件下,從制造廠發(fā)貨日期起在18個月內(nèi),產(chǎn)品因制造質(zhì)量不良而發(fā)生損壞或不能正常工作時,制造廠應(yīng)負責(zé)免費為用戶修理或更換產(chǎn)品。 十、保 管 產(chǎn)品應(yīng)保存在溫度20°±8℃,空氣相對濕度≤80%,沒有腐蝕性氣體和有害雜質(zhì)的環(huán)境中。 |