直流双臂电桥：测量低值电阻的精准利器

直流双臂电桥又称凯文电桥，适用于测量低值电阻（1Ω以下），如用于测定分流电阻和电机、变压器绕组的电阻和断路器的接触电阻等。

测量低值电阻，若使用单臂电桥，会因接线电阻和接触电阻（一般为10-3～10-4Ω的数量级）的影响，给测量结果带来不允许的误差。直流双臂电桥正是为消除这种影响而设计的。

1.工作原理

图2-2　直流双臂电桥原理电路定律

图2-2是直流双臂电桥的原理电路。Rx是被测电阻，Rn是比较用的可调标准电阻。Rx和Rn各有两对端钮，一对是电流端钮C1和C2、Cn1和Cn2，另一对是电位端钮P1和P2、Pn1和Pn2。被测电阻Rx只包含在电位端钮P1和P2之间。Rx与Rn的电流端钮C2和Cn2之间有一根电阻为r的粗导线，它把Rx、Rn和电源连成一个闭合回路，Rx和Rn的电位端钮分别和4个桥臂电阻R1、R＇1、R2和R＇2相接，这些桥臂电阻都是大于10Ω的可调标准电阻，它们通过机械联动装置来调节，始终保持

电桥平衡时，检流计电流为零，因此R1和R2中的电流同为I1，R＇1和R＇2中的电流同为I＇1，根据基尔霍夫回路电压定律可写出

I1R1＝InRn+I＇1R＇1

I1R2＝InRx+I＇1R＇2

（In-I＇1）r＝I＇1（R＇1+R＇2）

解上列方程组，可得平衡方程为(www.xing528.com)

上面说过，调节时始终保持，因此，上式右边第二项等于零，故

可见，被测电阻Rx仅决定于桥臂电阻R2和R1的比值以及标准电阻Rn，而与粗导线电阻r无关。比值R2/R1称为直流双臂电桥的倍率。所以，电桥平衡时

被测电阻值＝倍率读数×标准电阻读数

连接Cn2和C2的导线应选用导电性能良好且短而粗的，以便使其电阻r尽量的小。这样，即使≠0，它与r的乘积也很小，从而平衡方程的第二项仍可不予计及。

2.消除接线电阻和接触电阻的原因

（1）被测电阻Rx和标准电阻Rn之间的接线电阻以及接头C2和Cn2的接触电阻与粗导线相串联，故可视为r的一部分。而从平衡方程式可知，只要保持，不论r为多大，右边第二项总为零，因而被测电阻值Rx不受这部分接线电阻和接触电阻的影响。

（2）Rx和Rn的另两端的接线电阻以及接头C1和Cn1的接触电阻都包括在电源电路中，它们只影响工作电流I的大小，对测量结果不产生影响。

（3）电位接头P1、P2、Pn1和Pn2的接触电阻以及接线电阻都包含在相应的桥臂支路中，而桥臂电阻值R2、R＇2、R1和R＇1均大于10Ω，相比之下这部分接触电阻和接线电阻显得很小，故对测量结果产生的影响可以忽略不计。

由上述可知，只要能保证，R1、R＇1、R2和R＇2均大于10Ω，r又很小，且被测电阻Rx按电流接头和电位接头正确连接，就可较好地消除或减少接线电阻和接触电阻对测量结果的影响。所以，直流双臂电桥测量小电阻可以得到精确的结果。