第３１卷第４期（下） ２０１５年４月 赤峰学院学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｆｅｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｖｏ１．３ｌ ＮＯ．４ Ｘｐｒ．２０１５ 交流电桥平衡调节的新方法探析 张兴悦，辛寓答 （１．辽东学院 实验中心；２．辽东学院 机电学院，辽宁 丹东 １１８００３） ÷ 摘 要：本文通过实验操作首先确定矢量Ａ、Ｂ的位置关系，再根据其位置关系选择出两个参量，调节此参量，可快速调节 交流电桥的平衡．此方法具有快速、准确的优点，解决了传统方法调零繁琐、难于掌握的问题． 关键词：交流电桥；电桥平衡；关键参量 中图分类号：０４－４１．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—２６０Ｘ（２０１５）０４—００１２—０２ Ｚｌ＝Ｒｌ＋Ｒｔｘ＋ｊ（１）Ｌ）（， Ｚ２＝Ｒｒｏ＋Ｒｏ＋ｊ（１） ， Ｚ３：Ｒ３，Ｚ４＝ 近年来，交流电桥平衡调节繁琐一直是生产和实验测 试工作研究的难点，由于交流电桥平衡条件的特殊性（所测 元件为非线性元件，则平衡条件要满足阻抗及阻抗角等条 件），故有诸多因素影响交流电桥的平衡调节 ．因此，交流 电桥的平衡调节很繁复．目前，在相关文献中，所讨论的平衡 调节均是确定两个关键参量，交替调节这两个关键参量或 利用控制参量法以达到交流电桥的平衡［４５１．但是，在实际操 作中很难确定这两个关键参量，问题在于不能确定矢量Ａ、Ｂ 的位置关系．有关文献仅在Ａ、Ｂ位置关系确定的情况下讨论 了交流电桥的平衡，所以在不能确定矢量Ａ、Ｂ的位置关系的 情况下，很难找出调节交流电桥平衡的两个关键参量［６：７１．在 生产、实践中，由于交流电桥平衡的调节过程费时、费力，因 此本文提出一种快速准确调节交流电桥平衡的方法．改进了 目前在生产、实验中调节交流电桥平衡的不足，显著的提高 了工作效率． １ 交流电桥的平衡条件 则根据（１）式有 —Ｒｘ＋Ｒｔｘ＋ｊｃｏＬｘ： —Ｒ ￣ｏ＋Ｒｏ＋ｈｏＬｏ ，’ （４） （５） 展开有Ｒ４（Ｒｌ＋ＲⅨ＋ｊｔｏＬｘ）＝Ｒ３（Ｒｔｏ＋Ｒｏ＋ｊ￣ｏＬｏ） 当（５）式两边的虚实部分别相等时，（５）式成立 则有 Ｒ 鲁（Ｒ 一Ｒ Ｌｘ＝ Ｌ０ 由（６）式可以看到，Ｒ 、Ｒ，、 Ｒ４、Ｒ。均是影响交流电桥平衡的 因素．直流电桥在确定了Ｋ值以 后，只要调Ｒ。一个值，即可达到 平衡．而交流电桥则要调４个参 图３ 图１，Ｚ，、Ｚ２、Ｚ，、ｚ４分别为４个 量参数值．因此，交流电桥调平衡 要比直流电桥复杂繁琐． ２交流电桥的平衡调节 由（５）式 设Ａ＝Ｒ４（Ｒｌ＋ＲＬｘ＋ｊｃｏＬｘ）， Ｂ＝Ｒ３（Ｒｔｏ＋Ｒｏ＋ｊａ￣Ｌｏ） 桥的４个桥臂的复阻抗分别为 ——图２交流电桥测量电感 感系数Ｈ及内阻Ｒ １２—— 时Ｎ．最小，再增大Ｒ。时Ｎ 会增大，实际操作中以观察指零 仪偏转情况为准．当Ｒｏ在某值时，指零偏转最小，增大或减 小Ｒ。都会使指零偏转增大．当Ｂ移至Ｂ 处时Ｎ。最小，而当Ａ 移至Ａ 处时Ｎ 又减小，实际操作是观察指零仪，交替调节 、Ｒ 值，每次都使指零仪偏转最小，直至偏转为０． 从上面调节过程看出，要调节交流电桥平衡 最少需要 调节两个参量，这是由交流电桥的平衡条件所决定的，所调 节的两个参量即是调交流电路中的阻抗及阻抗角，使之满足 平衡条件，要确定两个关键参量，则必须清楚Ａ、Ｂ在复平面的 位置关系，如图３所示，知道Ａ、Ｂ在复平面的位置关系以后 即可确定先增大 使Ｂ移至Ｂ 处，再增大Ｒ４使Ａ移至Ａ 处． 如此重复操作直￣ｌｑ＝ｏ．完成平衡调节．也可以选择先增大 Ｒ。再减小Ｒ 一次重复操作至Ｎ＝０．所以确定了Ａ、Ｂ在复平面 的位置关系，就容易找出调节交流电桥平衡的两个关键参 量．所以调节平衡的关键是通过实际操作确定Ａ、Ｂ在复平面 的位置关系，根据位置关系确定两个关键参量，以及调节两 个关键参量的顺序，快速调节交流电桥的平衡． ３具体的操作步骤 仪器采用ＤＨ４５ ｌ ８型交流电桥．将仪器上的灵敏度选择 旋钮逆时针旋转到头（仪器灵敏度最低），Ｒ 、１ｔｏ、Ｒ 选择外 接标准电阻箱，Ｒ。选择仪器上的电阻箱， 为仪器上的电感 箱．钡、０试操作前将Ｒ。、Ｒ。置０，Ｒ 、Ｒ４置１００ｆｌ，将 置１０ｍＨ 档．将Ｒ 、Ｒｏ、Ｒ 、 、ｋ以及待测电感线圈按图２接好测试电 路并接通电源． （１）确定Ａ、Ｂ位置 按图３假定的Ａ、Ｂ位置，应调Ｒ。值．增大Ｒ０值时，指零 仪偏转减少，则初步断定Ａ、Ｂ为图３所示．接下来应调Ｒ４ 值，延长Ａ至Ａ 处，而增大Ｒ４ 时指零仪偏转增大，而减小Ｒ 时指零仪偏转减小，故最终断 定Ａ、Ｂ位置如图４所示． Ｏ （２）确定调节平衡的两个 关键参量 图４测量电路中矢量 ＋一 由图４所示Ａ、Ｂ位置看 Ａ、Ｂ位置关系图 出，先调节Ｒ，使得 ，延长至五 ，再减小Ｒ。使吉 移至茜。处依 次重复操作至 ：０，调节过程如图５所示．调节时有可能出现 无论如何调Ｒ 和Ｒ０值也无法使 ：０的情况，此时可选择调 节Ｒ４及Ｒ，值即可． （３）具体调节步骤： 调亩值，同时观察指零仪偏转最小为止调Ｒｏ．同时观察 指零仪偏转最小为止，重复上述操 作，直至指零仪偏转为零，完成交流 电桥平衡的调节．操作中，随着每次 操作后，都将仪器灵敏度选择旋钮 顺时针旋转一点，直至最后旋转到 头（仪器灵敏度最大）． 综上所述，只要通过两次操作 图５ 确定出Ａ、Ｂ在复平面上的位置关系，确定出两个关键参量， 依次调参量参数值，即可快速调节交流电桥的平衡． ４结论与讨论 从上面的操作过程可以得出结论：在交流电桥的平衡 调节过程中，关键是要确定Ａ、Ｂ在复平面的位置关系，就可 以通过具体操作确定两个关键参量，交替调节这两个关键 参量，就可以快速调节交流电桥的平衡． 因此在实际操作中，首先确定Ａ、Ｂ位置关系，并且画出 草图，再根据草图确定出两个关键参量．先调哪个参量，后调 哪个参量，是增是减由草图确定，一目了然．这样可保持操作 思路清晰，避免因在Ａ、Ｂ位置不清楚的情况下调节繁复的问 题．在生产和实践中，本方法可使学生快速掌握交流电桥的 使用，显著的提高测试工作的效率和精度． 参考文献： ［１］吕斯骅，段家恹．新编基础物理实验 】．北京：高等教育出 版社．２００６． ［２］肖华．大学物理实验教程『Ｍ】．北京：北京邮电大学出版社， ２００５． （３］刘少杰，于健．大学基础物理实验（电磁学分册）【Ｍ］．天津： 南开大学出版社 ２００８． ［４］谢行恕．大学物理实验（第２册）【Ｍ】．北京：高等教育出版 社．２００１． ［５］戚凤梅．交流电桥的误差因素分析ＵＪ．计量与测试技术， ２００８（５）：１７—１９． （６］杨文平．浅谈交流电桥的调节Ｕ】．大同职业技术学院学 报，２００２，１６（２）：６０—６１． ［７］倪新蕾，潘元胜．交流电桥实验的计算机辅助分析Ｕ１．物理 实验，１９９４，１４（１）：３３—３４． 一１３—