1、直流比較電橋檢定規程Verification Regulation of DC Comparison Bridge本檢定規程經國家計量局于1988年3月22日批準，并自1989年2月1日起施行。歸口單位：中國測試技術研究院起草單位：中國測試技術研究院本規程技術條文由起草單位負責解釋。本規程主要起草人：崔廣英(中國測試技術研究院)參加起草人：樸春玉(中國測試技術研究院)直流比較電橋檢定規程本規程適用于新制造、使用中和修理后直流比較電橋(以下簡稱比較電橋)的檢定。本規程不適用于普通單雙電橋、直流比較儀電橋、直讀電橋及其他用途電橋的檢定。一 概述比較電橋是專門為檢定實驗室用直流電橋和直流電阻箱等直流

2、電阻儀器的特殊單電橋，其原理線路如圖1所示。圖1 比較電橋原理線路圖圖中：Rx-被測電阻；RN-內附參考電阻，其標稱值為1105；R1-比例臂電阻，由6個十進盤10×(1000+100+10+1+0.1+0.01)組成讀數盤M1和由3個十進盤10×(1+0.1+0.01)組成等值平衡盤m1；R2-比例臂電阻，由6個十進盤10×(1000+100+10+1+0.1+0.01)組成比例盤M2；K0-換臂開關，在電橋等值調整時使橋臂R1和R2互換位置；Kr-橋頂換接開關，Kr分別在位置1和2時測量兩次可求出導線電阻rx的阻值；KE-電源換向開關；C1，P1，P2，C2-

3、被測電阻Rx電流和電位端鈕；C3，P3，P4，C4-外接標準電阻器RN電流和電位端鈕；rx-被測橋臂和標準橋臂之間的引線電阻；(注：圖中未標出具體位置)r1，r2-分別為開關K0在1，1(或2、2)的接觸電阻；r1，r2-分別為比例臂R1、R2的連接導線電阻，阻值從K0開關1、1分別到RN，Rx電位端。被測電阻采用四端鈕法接入被測橋臂Rx中，與標準橋臂的內附參考電阻RN或外接標準電阻進行比較。另外，兩個橋臂R2與R1組成0.到1的10個標準比例值。為消除橋臂電阻R2和R1的誤差，線路中設計了換臂開關K0，通過R2和R1的換位，調節等值平衡盤m1，實現R1=R2，使比值(R2/R1)為1：1時消

4、除了誤差。為了使比值(R2/R1)為n:10時仍消除其誤差，QJ48型比較電橋的R2×1000盤的10個電阻，通過微調線路可將其誤差調到一致，這樣R2：R1=n：10比值誤差將減小到可以忽略的程度。XQJ7型比較電橋內附參考電阻與M2的×1000盤不是微調結構，內附參考電阻誤差與比例臂比值的誤差，需在計算過程中加以更正。在用比較電橋檢定被測儀器的過程中，開關接觸電阻與被測電阻同時接入，不用電位引線，實現了電阻按元件檢定，保證了檢定狀態與實際使用狀態的一致。由單電橋的平衡方程式可得：式中：RxH-被測電阻標稱值；RNH-參考電阻標稱值；KH-比例臂比值標稱值；1-把電橋調平衡

5、時調整值相對104的讀數；x-被測電阻相對標稱值的更正值；N-參考電阻相對標稱值的更正值；k-比例臂比值相對標稱比值的更正值。式(1)為XQJ7型電橋測量電阻的相對更正值表達式。對其中k與N的值，每年周期檢定時測得，使用該電橋時加以更正。QJ48型比較電橋中，內附參考電阻RN組和比例臂R2的×1000盤做成可微調，用等值平衡和自調技術可使N和k調整到可忽略的程度。則式(1)為：由式(2)可知QJ48型比較電橋可直接測出被電阻Rx的相對更正值。QJ48型比較電橋通過內附參考電阻和比例臂電阻的均調整技術，使被測電阻按比例與內附參考電阻直接比較并讀數。注：QJ48型比較電橋與XQJ7型比較

6、電橋原理是一樣的，但各端鈕符號，各橋臂符號的表示不同，使用公式時要注意，本規程中用的符號均是QJ48型比較電橋的。二 技術要求1 外觀及標志1.1 比較電橋的銘牌(外殼上)應標明：1.1.1 產品名稱、型號和出廠編號；1.1.2 制造廠或商標1.1.3 有效量程和各量程等級指數；1.1.4 參考溫度和標稱使用溫度范圍；1.1.5 試驗電壓；1.1.6 使用位置(無位置符號表示該電橋可在任意位置使用)。1.2 比較電橋面板上的開關和接線柱端鈕應標明功能和符號(需要時)。2 比較電橋的等級指數、參考溫度和相對濕度范圍，標稱使用溫度和相對濕度范圍應符合表1的規定。3 比較電橋在標稱使用溫度和相對溫度

7、范圍內，由參考條件到標稱使用條件變動引起的允許變差不應超過表1的規定。表1*允許變差以等級指數的百分數表示。4 在500V±10%的試驗電壓下，從電橋線路任何一個易于觸及的端鈕和其他不與電橋線路連接的任何可觸及點之間測得的值，不應低于5M。絕緣電阻的測量應在施加測試電壓1min到2min之間進行。任何一個端鈕和外殼或大地連接后所造成的變差，均不應超過基本誤差允許極限的10%。進行此項測試時，如果外殼是導電的，應接地；如果外殼是絕緣材料制造的，應將電橋放在導電的平板上，平板則應接地。表25 比較電橋在標稱使用條件下，線路與外殼或與線路無電氣連接的任意導電部件之間的絕緣強度，應能承受頻率

8、為4565Hz的實際正弦波交流電壓500V±10%，歷時1min的耐壓試驗，應無擊穿或無飛弧現象。6 內附參考電阻RN組成1、10、100、1000、10000和100000組成，應符合直流標準電阻器檢定規程JJG 166-84中二等標準器的要求。XQJ7型比較電橋的內附參考電阻是不可調的固定電阻，該電橋沒有外接標準電阻的端鈕；QJ48型比較電橋的內附參考電阻是可微調的，調節范圍0.02%，調節細度0.0001%，該電橋設有外接標準電阻的端鈕。7 QJ48型比較電橋設有外接標準電阻端鈕，使用時應使連接P4端鈕的接線電阻小于0.005。8 比較電橋比例臂R2(m2)由6個十進盤10&#

9、215;(1000+100+10+1+0.1+0.01)組成，對M2的×1000盤10個電阻要求年變化一致，不一致性小于0.5×10-5，電阻溫度系數相互間差值小于5×10-6/，這10個電阻應具有能按元件檢定的措施。XQJ型比較電橋比例臂電阻是固定電阻，不可調；而QJ48型比較電橋M2的×1000盤的10個電阻做成可調，調節范圍0.02%，調節細度0.0001%。9 比較電橋比例臂電阻M2，M1和m1允許誤差應不超過表3的規定。表310 比較電橋的內部連接導線電阻r1，r2和開關K0的接觸電阻r1，r2都應盡量小，要求r1+r1r2+r20.01和r1

10、+r1+(M2)0r2+r2+(M2)00.02。三 檢定條件11 檢定比較電橋的基本誤差時，應在表2所規定的參考溫度和相對濕度下進行。12 比較電橋絕緣電阻的測量和耐壓的試驗，應在下面現場條件中進行。環境溫度為1535；相對濕度為(4575)%范圍內；無露水、霜凍、滲水、雨水、陽光輻照等情況。13 檢定比較電橋基本誤差時的總不確定度不應超過被檢電橋等級指數的1/3。13.1 比較電橋內附參考電阻的檢定及調整的不確定度，應滿足直流標準電阻器檢定規程關于二等標準器的要求。13.2 檢定及調整比較電橋比例臂比值kn/10的不確定度，不應超過被檢電橋等級指數的1/10。對1000同標稱值電阻比較的裝

11、置，其比較不確定度不應超過被檢電橋等級指數的1/20。14 檢定比較電橋的基本誤差時，參照直流電橋檢定規程的要求施加電壓。15 比較電橋的比例臂電阻M1，m1和M2可按0.05級電橋的平滑調節臂要求檢定各十進盤電阻的不確定度和允許誤差如表4所示。表416 測量絕緣電阻的儀器，測量電壓為500V±10%測量不確定度應小于±20%。17 電壓試驗所用的高壓試驗臺應有足夠的輸出容量(大于0.25kVA)連續可調電壓。四 檢定項目18 比較電橋的檢定項目，應按表5的規定進行。五 檢定方法19 外觀檢查用目測檢查比較電橋銘牌或外殼上的標志，應符合技術要求。表5對新生產的比較電橋，要求

12、完好無損。對使用中和維修后的比較電橋，如發現有嚴重影響電橋的計量性能的缺陷時，應在修復后再檢定。20 線路檢查用萬用表的歐姆檔檢查比較電橋的線路，如發現有不正常時，應查明原因，修復后再檢定。21 絕緣電阻的測量用高阻計或絕緣電阻測量儀進行測量和用試驗的方法觀察絕緣的情況，如發現絕緣電阻不能滿足要求時，應查明原因，修復后再測量。22 耐壓的試驗在高電壓試驗臺上試驗，試驗電壓以100V/s的速率平穩地上升至所規定的試驗電壓，歷時min的耐壓試驗、無擊穿或無飛弧現象為合格，否則為不合格。然后將電壓平穩地降到零。23 內附參考電阻的檢定及調整QJ48內附參考電阻的檢定在調整前后進行，調整前的檢定值作為

13、觀察年變化用，調整后的檢定值作為此次檢定結果。調整后的檢定必須待電阻穩定后進行。XQJ7型比較電橋，只進行一次檢定。從比較電橋中取出內附參考電阻RN，根據標準電阻器檢定規程JJG166-84二等標準器規定的方法進行檢定。對QJ48型比較電橋內附參考電阻的調整：用專用套筒扳手擰松六角螺帽，用螺絲刀旋動電位器軸，直至所需要的位置，最后再用套筒扳手擰緊六角螺帽。24 比例臂M2，M1和m1的檢定24.1 十進盤替代法24.1.1 十進替代法原理用后一盤的10個步進值電阻同前一盤的每一個步進值電阻在被檢比較電橋比例臂R2上作替代比較，后一盤的10個步進值電阻由二等標準電阻器來標定，通過計算求出前一盤每

14、一個步進值電阻的實際值，最后一個十進盤的每一個步進值電阻由檢流計的偏格來確定。24.1.2 檢定線路a.檢定比例盤M2的原理線路如圖2所示，K0開關置位置1。b.檢定讀數盤M1和等值平衡盤m1的原理線路如圖2所示，K0開關置位置2。24.1.3 比例盤M2的檢定過程24.1.3.1 M2的×1000盤檢定過程(1)電橋參數選擇比較臂RN：選擇104內附參考電阻；測量臂Rx：選0.01級或0.02級電阻箱的×1000盤；比例臂R1：選M1示值置104(999)，m1的×1盤示值置5，其余盤置零；開關Kr、K0均置1；在比較電橋比例臂R2的P1端接進103二等標準電阻

15、Rs。(2)檢定步驟a.將M2所有十進盤示值置零，Rx×1000盤示值置1，其余盤示值置零，開關Ks置1，接通電源E，調節M1十進盤使電橋平衡*，記錄M1的示盤為as。b.開關Ks置2，置M2×1000盤示值為10，調節M1使電橋平衡，記錄M1的示值為bI1。圖2 比較電橋比例臂檢定原理線路圖*電橋平衡每日指電源正反向時，檢流計指示在同一點上的電橋示值。上述步驟a和b，進行了M2×100盤的十個步進電阻值與標準電阻Rs的比較，其差值0為：c.將M2×100盤示值由10退回到零，M2×1000盤示值由零進1，調節M1答龜橋平衡，記錄M1的示值為a

16、T1。步驟b和c，進行了M2×1000盤第1個電阻元件值RI1與M2×100盤10個步進電阻值的比較，其差值I1為：d.將Rx×1000盤示值由1進到2，M2×100盤示值由零進到10，M2×1000盤示值仍為1，調節M1使電橋平衡，記錄M1的平衡示值為bI2。e.將M2×100盤示值由10退到零，M2×1000盤示值由1進到2，調節M1使電橋平衡，記錄M1的平衡示值aT2。步驟d和e，進行了M2×1000盤第2個電阻元件值RT2與M2×100盤十個步進電阻值的比較，其差值T2為：類同ae,可得:累積可得

17、:其中24.1.3.2 M2后幾盤的檢定(1)電橋橋臂參數選擇：參照表6。表6(2)對于M2的第二、第三、第四、第五盤的檢定，類同第一盤。例如：表7中列入了檢定第二盤的數據， 接入或被P1替代的順序，以及被測電阻值的計算公式。由表7可見，第二盤電阻實際值公式為：其中：以此類推，第三盤電阻實際值計算公式為：其中:第四盤電阻實際值計算公式為:其中：第五盤電阻實際值計算公式為:其中：表7(3)M2的最后一盤步進電阻值可采用檢流計偏格法進行檢定，即變化M2最后一盤的十個示值，使其檢流計偏轉100格，記錄每變化一個步進電阻時檢流計的偏轉格數ai，末盤阻值的更正值計算公式：24.1.4 M1(m1)的檢定

18、過程a.將換臂開關K0置2位置，在M2上讀數，其檢定方法與M2的檢定完全相同。b.m1盤的檢定可以用M1×1盤及以下各盤相同的方法進行。25 比較電橋內部連接導線電阻、開關接觸電阻和各盤零示值的檢定25.1 測量r1+r1+(M2)0電阻25.1.1 線路及參數檢定r1+r1+(M2)0電阻的原理線路如圖3所示。用被檢比較電橋線路，內附參考電阻臂RN接1，被濁臂Rx接0.02級104電阻，M1作為讀數盤，M2盤所有示值置零，Kr置1，K0置2。25.1.2 測量過程接通電源和檢流計，調節M1盤使電橋平衡，記錄M1盤的平衡示值為M，則r1+r1+(M2)0的電阻值為r1+r1+(M2)

19、0=M×10-4() (14)25.2 測量r2+r2+(M2)0電阻25.2.1 線路及參數檢定r2+r2+(M2)0電阻的原理線路如圖4所示。圖3 測量r1+r1+(M2)0電阻原理線路圖圖4 測量r2+r2+(M2)0電阻的原理線路圖用被檢比較電橋線路，內附參考電阻臂RN接104，被測臂Rx接0.01級1電阻，M1為讀數盤，M2盤所有示值置零，Kr置2，K0置1。25.2.2 測量過程接通電源和檢流計，調節M1盤使電橋平衡，記錄M1盤的平衡示值為M，則r2+r2+(M2)0的電阻值為：26 比值 的檢定及調整(1)QJ48型比較電橋M2的×1000盤電阻的檢定，應在調

20、整前后進行進行。調整前的檢定結果值只是作為觀察年變化用，調整后的檢定值作為此次檢定的結果。調整后的檢定必須是待電阻穩定后進行。調整的方法同內附參考電阻RN。(2)XQJ7型比較電橋，M2的×1000盤只進行一次檢定。26.1 元件測量法用單電橋替代法檢定M2的×1000盤每個電阻元件的電阻值(可用制造廠配套的專用插頭)，測量過程中應保持單電橋比較臂讀數盤的前三位示值不變(應效“999”)，測得的值分別為RI1，RI2，RI3，RI10，則此值Kn/10為：式中，(M2)0+r1+r1的檢定為比例臂M2零電阻的測量方法，見本規程25.1款。26.2 十進替代法原理和檢定方法已

21、在24.1款中敘述。將由式(6)中得到的Ti值代入下式中，可計算出比值：27 在滿足檢定總不確定度要求的條件下，允許采用本規程以外的其他方法進行檢定，如出現爭議時，應以本規程方法為準。六 檢定結果的處理和檢定周期28 比較電橋的檢定結果應該以內附參考電阻RN的誤差和比例臂比值Kn/10的誤差的代數和為電橋的綜合誤差，求最大綜合誤差，按照直流電橋檢定規程中規定的方法進行。29 對內附參考電阻與比例臂比值的檢定數據應化整到1×10-6，對比例臂各盤M1、M2，m1的檢定數據應按表4進行化整。數據化整時應采用四舍五入及偶數法則。30 內附參考電阻RN及比值K n/10的年變化：對QJ48型

22、比較電橋應以本次調整前的檢定數據和上一年的檢定結果相比較來判斷比較電橋是否合格。凡是滿足基本誤差要求的為合格。對XQJ7型比較電橋應以本次檢定數據和上一年檢定結果相比較來判斷比較電橋是否合格。31 內附參考電阻中105的年變化小于2×10-5，檢定周期不得超過半年。32 合格的比較電橋發給檢定證書，不合格的發給檢定結果通知書，同時應該注明不合格的原因。33 內附參考電阻RN及比值K n/10穩定性不合格的電阻允許更換，更換電阻的比較電橋作為初次送檢，不予定級，并注明穩定性未經考查，暫不定級。34 初次送檢的比較電橋，經調整檢定合格者發給檢定證書，但不予定級，在證書上應注明年穩定性未經

23、考查，暫不定級。35 比較電橋的檢定周期不得超過一年。附錄附錄1 比較電橋原理公式推導用比較電橋檢定被測某一盤的操作步驟為例，其原理線路如圖1所示。第一步等值平衡橋臂選擇：Rx置104，RN置104，M1置9999。00(=104),M2置10×103，即R1=(M1)10+m1+(M1)0+(m1)0+r1+r1 R2=(M2)10+(M2)0+r2+r2。調m1直至開關K0換向時，使得檢流計指針指在同一位置上，由等值平衡得：又因為:則 R1=R2故將式,改寫成:其中： (M1)10-M1置“999”(指104)；(M2)n-M2的×1000盤置n(指n×1000)；RTi=(M2)n;m1-電阻箱m1的示值；