HY-F M Q J36 市 電 式兩用電橋

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上改革創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、調節性好的水準，又具備物理模型明晰、面板結構直觀的教學優勢，因而被廣泛應用在法定計量、科研生產、實驗教學等眾多領域中。但是這款備受歡迎的電橋也有缺憾：其一，不能直接以市電充當工作電源；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”），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端鈕的創新布局，直插市電，無“體外循環”，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，充分發揮并進一步提升了原QJ36型單雙臂兩用直流電橋的技術特色。
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.根據上述第3款內容,本儀器也能作為精密級可變電阻箱使用。
           
二、 技術數據
1．本電橋可使用在周圍空氣溫度20±8℃,相對濕度≤80%和不含有害雜質氣體的環境中工作。
2．當溫度20±5℃,相對濕度≤80%，并按使用規則選用電壓及各橋臂阻值，其各量程溫誤差，應符合如下要求：

表1         單橋電路的儀器誤差一覽表

在滿足測量靈敏度的前提下,電源電壓應就低不就高。
被測電阻RX之接線電阻值應≤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

標準電阻RN和被測電阻RX的電位端接線電阻值應小于0.002Ω,跨接電阻r應小于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。
R1及R2——比例臂電阻。
I……Ⅳ——RM及R′M電阻箱式測量臂的讀數盤。
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的調節，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——外接電流轉向開關。
RP——外接可變電阻器（箱）
A——直流安培表（根據電路中所需電流而定）。
測量時，利用測量臂RM和R′M 的聯動調節，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   構
所有測量臂的6個讀數盤，2個比例臂轉換開關，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。
所有轉換開關的接觸元件全部采用銀銅復合材料制成。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定性。
為了消除外界泄漏電流的干擾，在結構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”轉換開關從“空”檔調到“單”檔。
3．根據被測電阻RX估計值的大小，按表1選擇合適的電源電壓。具體方法是：調節檢流計左下方的“靈敏度”旋鈕，該旋鈕又是“量程/電源適配區間”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），這個數字鏈正好對應了電源電壓從0.2V連續遞增到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.調節該旋鈕不必很,電壓越高(順時針旋轉)則靈敏度越高,但電阻元件發熱越多，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。
開機前應將該旋鈕逆時針轉到底，以便使儀器從電流小（也是靈敏度?。顟B開始工作，這樣即使電橋偏離平衡態很遠，檢流計的偏轉也不超量程，一方面能保護檢流計，更重要的是接下來調節橋臂時（先調高位測量盤），能根據檢流計判斷調節的方向是否正確；反之，若一開機電流就很大，檢流計指針超量程偏在某一邊，無論怎樣調節橋臂，都看不出指針偏轉力度是在減小還是在增大，成為盲調亂試。初學者操作不得要領，調平費時甚至燒壞儀器，多數都是沒有想清楚這一層邏輯關系。
隨著電橋被初步調平，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平，從次高位測量盤逐步調到位，類似調天平，從大砝碼調到小砝碼。一般地，當轉動各位測量盤來調平電橋時，若把儀器誤差前一位所對應的盤轉動±1檔，檢流計對應的偏轉量能有1格左右，可以認為儀器靈敏度已足夠高，只要調節儀器誤差本位盤使檢流計指零，則檢流計的殘余偏轉已小于公認的視覺識別閾±0.1格，當然更小于儀器誤差，調平過程已收斂到位。
4. 根據被測電阻RX的估計值, 按表1選擇合適的R1、R2數值，盡量令RM讀數盤的位（×1000Ω）被利用，至少用到次高位（×100Ω），以保證測量結果的有效數位足夠多。
5．測量中、低電阻時，每根外接導線的電阻均不應大于0.001Ω。
6．準備工作做好后，按動面板右上角的電源開關（紅色），通電預熱5分鐘。調節檢流計右下方的“調零”旋鈕，使檢流計指針準確指零。當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。調節RM讀數盤使檢流計指零，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，發現檢流計還有偏轉，再次調節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．電阻元件發熱原因有二：電壓太高或通電時間太長。測量中應經常松開“電源（兩）”按鈕，以免元件發熱引起指針飄移、測量讀數不穩。
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．測試完畢應將“單-雙橋”轉換開關恢復到“空”檔；“靈敏度”旋鈕逆時針旋到底；關閉電源開關；令“粗”、“細”、“電源（兩）”按鈕釋放（向上彈起）；R1、R2、RM的各讀數盤置于中間檔位較好；置于零位并不妥當，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”轉換開關從“空”檔調到
“雙”檔。
3.根據被測電阻RX估計值的大小，按表2選擇合適的電源電壓。
具體方法是:調節檢流計左下方的“靈敏度”旋鈕(又是“量程/電源適配區間”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），這個數字鏈正好對應了電源電壓從0.2連續遞增到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。調節該旋鈕不必很，電壓越高（順時針旋轉）則靈敏度越高，但電阻元件發熱越多，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。開機前應將該旋鈕逆時針轉到底，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），不允許持續通電，雙臂電橋尤其要注意。
4. 根據被測電阻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數值（R2恒等于R1），盡量令RM讀數盤的位（×1000Ω）被利用，至少用到次高位（×100Ω），以保證測量結果的有效數足夠多。
5. RX、RN的每根外接導線的電阻均不應大于0.001Ω。
6．準備工作做好后,按動面板右上角的電源開關(紅色),通電預熱5分鐘.調節檢流計右下方的“調零”旋鈕，使檢流計指針準確指零。當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。調節RM讀數盤使檢流計指零，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，發現檢流計還有偏轉，再次調節RM讀數盤使檢流計指零，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調換位置，仍按照上述方法操作，按下式計算結果：

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，以便減小系統誤差。
10．電阻元件發熱原因有二：電壓太高或通電時間太長。測量中應經常松開“電源（兩）”按鈕，以免元件發熱引起指針飄移、測量讀數不穩。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”。測量中如發現回路熱電勢影響嚴重，可在該“換向開關”正、反狀態下測兩次結果，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．測試完畢應將“單-雙橋”轉換開關恢復到“空”檔；“靈敏度”旋鈕逆時針旋到底；關閉電源開關；令“粗”、“細”、“電源（兩）”按鈕釋放（向上彈起）；R1、R2、RM的各讀數盤置于中間檔位較妥。

六、注 意 事 項
1．電橋測量時應按照表1及表2規定，盡可能用RM的第Ⅰ讀數盤（即×1000盤，位數字）讀出被測電阻值RX的位數字，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減小）。
2．當使用環境濕度比較低（即干燥）時，測量時如發生靜電干擾，可將電橋和檢流計上具有的接地端鈕聯在一起后接通大地，干擾即可除消。
   3．當單電橋法測量較高電阻時，如發現泄漏電流干擾時，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——外接轉換開關。
測量時先松開K4按鈕，斷開電源，然后按下K1按鈕（粗）并將轉換開關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，可借助外接變阻器（箱）RP1或RP2來調節，使檢流計指零。接著按下K2（細），進一步細調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S3轉到“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，應對電橋進行復查和維護整修工作。
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，導致接觸不良。此時應將全部旋鈕轉動數次，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、 隨同每臺產品同時供應的文件有：
（1）產品合格證             1份
（2）使用說明書             1份
2、 與本產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教學型（一只九檔）
(2)被測電阻（本廠有售）：

      表3    FMQJ36型電橋可能發生的故障一覽表

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
在用戶遵守產品的保管、使用、安裝和運輸規則的條件下，從制造廠發貨日期起在18個月內，產品因制造質量不良而發生損壞或不能正常工作時，制造廠應負責為用戶修理或更換產品。
十、保  管
產品應保存在溫度20°±8℃，空氣相對濕度≤80%，沒有腐蝕性氣體和有害雜質的環境中。