1、 中华人民共和国国家计量检定规程直流比较电桥检定规程JJG 546 88Verification Regulation of DC Comparison bridge国家计量局 1988-03-22批准 1989-02-01施行本规程适用于新制造、使用中和修理后直流比较电桥 (以下简称比较电桥 )的检定。本规程不适用于普通单双电桥、直流比较仪式电桥、直读电桥及其它用途电桥的检定。 一 概 述比较电桥是专门为检定实验室用直流电桥和直流电阻箱等直流电阻仪器的特殊单电桥，其原理线路如图 1所示。图 1 比较电桥原理线路图Rx被测电阻； RN内附参考电阻，其标称值为 1 105； R1比例臂电阻，由
2、6个十进盘 10 (1000 100 10 1 0.1 0.01)组成读数盘 M1和由 3个十进盘 10 (1 0.1 0.01)组成等值平衡盘 m1； R2比例臂页码，1/17JJG 54688中华人民共和国国家计量检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ160.htm电阻，由 6个十进盘 10 (1000 100 10 1 0.1 0.01)组成比例盘 M2； K0换臂开关，在电桥等值调整时使桥臂 R1和 R2互换位置； Kr桥顶换接开关， Kr分别在位置 1和 2时测量两次可求出导线电阻 rx的阻值； KE电源换向开关； C1， P1， P2， C2被测电阻 Rx电流
3、和电位端钮； C3， P3， P4， C4外接标准电阻器 RN电流和电位端钮； rx被测桥臂和标准桥臂之间的引线电阻 (注：图中未标出具体位置 )； r1， r2分别为开关 K0在 1， 1 (或 2， 2 )的接触电阻； r1， r2分别为比例臂 R1、 R2的连接导线电阻，阻值从K0开关 1， 1分别到 RN， Rx电位端 被测电阻采用四端钮法接入被测桥臂 Rx中，与标准桥臂的内附参考电阻 RN或外接标准电阻进行比较。另外，两个桥臂 R2与 R1组成 0.1到 1的 10个标准比例值。为消除桥臂电阻 R2和 R1的误差，线路中设计了换臂开关 K0，通过 R2和 R1的换位，调节等值平衡盘
4、m1， 实现 R1 R2，使比值 (R2 R1)为 1 1时消除了误差。为了使比值 (R2 R1)为 n 10时仍消除其误差， QJ48型比较电桥的 R2 1000盘的 10个电阻，通过微调线路可将其误差调到一致，这样 R2 R1 n 10比值误差将减小到可以忽略的程度。 XQJ7型比较电桥内附参考电阻与 M2的 1000盘不是微调结构，内附参考电阻误差与比例臂比值的误差，需在计算过程中加以更正。在用比较电桥检定被测仪器的过程中，开关接触电阻与被测电阻同时接入，不用电位引线，实现了电阻按元件检定，保证了检定状态与实际使用状态的一致。由单电桥的平衡方程式可得：(1)式中 RxH被测电阻标称值；
5、RNH参考电阻标称值； KH比例臂比值标称值； 1把电桥调平衡时调整值相对 104的读数；x被测电阻相对标称值的更正值； N参考电阻相对标称值的更正值； K比例臂比值相对标称比值的更正值。 式 (1)为 XQJ7型电桥测量电阻的相对更正值表达式。对其中 k与 N的值，每年周期检定时测得，使用该电桥时加以更正。 QJ48型比较电桥中，内附参考电阻 RN组和比例臂 R2的 1000盘做成可微调，用等值平衡和自调技术可使 N和 K调整到可忽略的程度。则式 (1)为： x 1(2) 由式 (2)可知 QJ48型比较电桥可直接测出被测电阻 Rx的相对更正值。 QJ48型比较电桥通过内附参考电阻和比例臂电
6、阻的均调整技术，使被测电阻按比例与内附参考电阻直接比较并读数。注： QJ48型比较电桥与 XQJ7型比较电桥原理是一样的，但各端钮符号， 各桥臂符号的表示不同，使用公式时要注意，本规程中用的符号均是 QJ48型比较电桥的。二 技 术 要 求1 外观及标志1.1 比较电桥的铭牌 (外壳上 )应标明：1.1.1 产品名称、型号和出厂编号；1.1.2 制造厂或商标；1.1.3 有效量程和各量程等级指数；1.1.4 参考温度和标称使用温度范围；页码，2/17JJG 54688中华人民共和国国家计量检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ160.htm1.1.5 试验电压；1.1.6
7、 使用位置 (无位置符号表示该电桥可在任意位置使用 )。1.2 比较电桥面板上的开关和接线柱端钮应标明功能和符号 (需要时 )。2 比较电桥的等级指数、参考温度和相对湿度范围，标称使用温度和相对湿度范围应符合表 1的规定。表 1* 允许变差以等级指数的百分数表示。3 比较电桥在标称使用温度和相对温度范围内，由参考条件到标称使用条件变动引起的允许变差不应超过表 1的规定。4 在 500V 10的试验电压下，从电桥线路任何一个易于触及的端钮和其它不与电桥线路连接的任何可触及点之间测得的值，不应低于 5M。绝缘电阻的测量应在施加测试电压 1min到 2min之间进行。任何一个端钮和外壳或大地连接后所
8、造成的变差，均不应超过基本误差允许极限的 10。进行此项测试时，如果外壳是导电的应接地；如果外壳是绝缘材料制造的，应将电桥放在导电的平板上，平板则应接地。表 25 比较电桥在标称使用条件下，线路与外壳或与线路无电气连接的任意导电部件之间的绝缘强度，应能承受频率为 45 65Hz的实际正弦波交流电压 500V 10，历时 1min的耐压试验，应无击穿或无飞弧现象。6 内附参考电阻 RN组由 1、 10、 100、 1000、 10000和 100000组成，应符合直流标准电阻器检定规程 JJG 166 84中二等标准器的要求。XQJ7型比较电桥的内附参考电阻是不可调的固定电阻，该电桥没有外接标准
9、电阻的端钮； QJ48型比较电桥的内附参考电阻是可微调的，调节范围 0.02，调节细度 0.0001， 该电桥设有外接标准电阻的端钮。7 QJ48型比较电桥设有外接标准电阻端钮，使用时应使连接 P4端钮的接线电阻小于 0.005。 8 比较电桥比例臂 R2(m2)由 6个十进盘 10 (1000 100 10 1 0.1 0.01)组成，对 M2的 1000盘 10个电阻要求年变化一致，不一致性小于 0.5 10 5，电阻温度系数相互间差值小于 5 10 6，这 10个电阻应具有能按元件检定的措施。 XQJ型比较电桥比例臂电阻是固定电阻，不可调；两 QJ48型比较电桥 M2的1000盘的 10
10、个电阻做成可调，调节范围 0.02，调节细度 0.0001。9 比较电桥比例臂电组 M2， M1和 m1允许误差应不超过表 3的规定。 页码，3/17JJG 54688中华人民共和国国家计量检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ160.htm表 310 比较电桥的内部连接导线电阻 r1， r2和开关 K0的接触电阻 r1， r2都应尽量小，要求 r1 r1 r2r2 0.01和 r1 r2 (M2)0 r2rL (M2)0 0.02。 三 检 定 条 件11 检定比较电桥的基本误差时，应在表 2所规定的参考温度和相对湿度下进行。12 比较电桥绝缘电阻的测量和耐压的试验，应
11、在下面现场条件中进行。环境温度为 15 35；相对湿度为 (45 75)范围内；无露水、霜冻、渗水、雨水、阳光辐照等情况。13 检定比较电桥基本误差时的总不确定度不应超过被检电桥等级指数的 1 3。表 413.1 比较电桥内附参考电阻的检定及调整的不确定度，应满足直流标准电阻器检定规程关于二等标准器的要求。13.2 检定及调整比较电桥比例臂比值 Kn 10的不确定度，不应超过被检电桥等级指数的 1 10。对 1000同标称值电阻比较的装置，其比较不确定度不应超过被检电桥等级指数的 1 20。14 检定比较电桥的基本误差时，参照直流电桥检定规程的要求施加电压。15 比较电桥的比例臂电阻 M1，
12、m1和 M2可按 0.05级电桥的平滑调节臂要求检定各十进盘电阻的不确定度和允许误差如表 4所示。16 测量绝缘电阻的仪器，测量电压为 500V 10测量不确定度应小于 20。17 电压试验所用的高压试验台应有足够的输出容量 (大于 0.25kVA)连续可调电压。四 检 定 项 目页码，4/17JJG 54688中华人民共和国国家计量检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ160.htm 18 比较电桥的检定项目，应按表 5的规定进行。表 5五 检 定 方 法19 外观检查用目测检查比较电桥铭牌或外壳上的标志，应符合技术要求。对新生产的比较电桥，要求完好无损。对使用中和维修
13、后的比较电桥，如发现有严重影响电桥的计量性能的缺陷时，应在修复后再检定。20 线路检查用万用表的欧姆档检查比较电桥的线路，如发现有不正常时，应查明原因，修复后再检定。21 绝缘电阻的测量用高阻计或绝缘电阻测量仪进行测量和用试验的方法观察绝缘的情况，如发现绝缘电阻不能满足要求时，应查明原因，修复后再测量。22 耐压的试验在高电压试验台上试验，试验电压以 100V s的速率平稳地上升至所规定的试验电压，历时 1min的耐压试验、无击穿或无飞弧现象为合格，否则为不合格。然后将电压平稳地降到零。23 内附参考电阻的检定及调整QJ48内附参考电阻的检定在调整前后进行，调整前的检定值作为观察年变化用，调整
14、后的检定值作为此次检定结果。调整后的检定必须待电阻稳定后进行。 XQJ7型比较电桥，只进行一次检定。从比较电桥中取出内附参考电阻 RN，根据标准电阻器检定规程 JJG 166 84二等标准器规定的方法进行检定。对 QJ48型比较电桥内附参考电阻的调整：用专用套筒扳手拧松六角螺帽，用螺丝刀旋动电位器轴，直至所需要的位置，最后再用套筒扳手拧紧六角螺帽。24 比例臂 M2， M1和 m1的检定 24.1 十进盘替代法24.1.1 十进替代法原理用后一盘的 10个步进值电阻同前一盘的每一个步进值电阻在被检比较是桥比例臂 R2上作替代比较，后一盘的 10个步进值电阻由二等标准电阻器来标定，通过计算求出前
15、一盘每一个步进值电阻的实际值，最后一个十进盘的每一个步进值电阻由检流计的偏格来确定。24.1.2 检定线路a. 检定比例盘 M2的原理线路如图 2所示， K0开关置位置 1。 b. 检定读数盘 M1和等值平衡盘 m1的原理线路如图 2所示， K0开关置位置 2。 页码，5/17JJG 54688中华人民共和国国家计量检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ160.htm 图 2 比较电桥比例臂检定原理线路图24.1.3 比例盘 M2的检定过程 24.1.3.1 M2的 1000盘检定过程 (1)电桥参数选择比较臂 RN：选择 104内附参考电阻；测量臂 Rx：选 0.01级
16、或 0.02级电阻箱的 1000盘； 比例臂 R1：选 M1示值置 104(999 )， m1的 1盘示值置 5，其余盘置零；开关 Kr、 K0均置 1； 在比较电桥比例臂 R2的 P1端接进 103二等标准电阻 Rs。(2)检定步骤a.将 M2所有十进盘示值置零， Rx 1000盘示值置 1，其余盘示值置零，开关 Ks置 1，接通电源 E，调节M1十进盘使电桥平衡电桥 *，记录 M1的示值为 as。 * 平衡系指电源正反向时，检流计指示在同一点上的电桥示值。b.开关 Ks置 2，置 M2 100盘示值为 10，调节 M1使电桥平衡，记录 M1的示值为 b1。上述步骤 a和 b，进行了 M2
17、100盘的十个步进电阻值与标准电阻 Rs的比较，其差值 0为：页码，6/17JJG 54688中华人民共和国国家计量检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ160.htm c.将 M2 100盘示值由 10退回到零， M2 1000盘示值由零进 1，调节 M1使电桥平衡，记录 M1的示值为 a1。步骤 b和 c，进行了 M2 1000盘第 1个电阻元件值 R1与 M2 100盘 10个步进电阻值的比较，其差值 1为：d.将 Rx 1000盘示值由 1进到 2， M2 100盘示值由零进到 10， M2 1000盘示值仍为 1，调节 M1使电桥，记录 M1的平衡示值为 b2。
18、e.将 M2 100盘示值由 10退到零， M2 1000盘示值由 1进到 2，调节 M1使电桥平衡，记录 M1的平等示值 a2。步骤 d和 e，进行了 M2 1000盘第 2个电阻元件值 R2与 M2 100盘十个步进电阻值的比较，其差值 2为：(5)类同 ae，可得（ 6）（ 7）累计可得：（ 8）*电桥平衡系指电源正反向时，检流计指示在同一点的电桥示值。24.1.3.2 M2后几盘的检定 页码，7/17JJG 54688中华人民共和国国家计量检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ160.htm (1)电桥桥臂参数选择：参照表 6。表 6(2) 对于 M2的第二、第三
19、、第四、第五盘的检定，类同第一盘。例如：表 7中列入了检定第二盘的数据，接入或被 Ri替代的顺序，以及被测电阻值的计算公式。表 7页码，8/17JJG 54688中华人民共和国国家计量检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ160.htm由表 7可见，第二盘电阻实际值公式为：(9)式中 以此类推，第三盘电阻实际值计算公式为：（ 10）式中页码，9/17JJG 54688中华人民共和国国家计量检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ160.htm第四盘电阻实际值计算公式为：（ 11）式中第五盘电阻实际值计算公式为： （ 12）式中 (3)M2的最后一盘步进
20、电阻值可采用检流计偏格法进行检定，即变化 M2最后一盘的十个示值，使其检流计偏转 100格，记录每变化一个步进电阻时检流计的偏转格数 ai，末盘阻值的更正值计算公式： （ 13）24.1.4 M2(m1)的检定过程 a.将换臂开关 K0置 2位置，在 M2上读数，其检定方法与 M2的检定完全相同。 b.m1盘的检定可以用 M1 1盘及以下各盘相同的方法进行。 25 比较电桥内部连接导线电阻、开关接触电阻和各盘零示值的检定。25.1 测量 r1 r1 (M2)0电阻 25.1.1 线路及参数检定 r1 r1 (M2)0电阻的原理线路如图 3所示。 图 3 测量 r1 r1 (M2)0电阻原理线路
21、图页码，10/17JJG 54688中华人民共和国国家计量检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ160.htm 用被检比较电桥线路，内附参考电阻臂 RN接 1，被测臂 Rx接 0.02级 104电阻， M1作为读数盘， M2盘所有示值置零， Kr置 1， K0置 2。 25.1.2 测量过程接通电源和检流计，调节 M1盘使电桥平衡，记录 M1盘的平衡示值为 M则 r1 r1 (M2)0的电阻值为：r1 r1 (M2)0 M 10 4() (14)25.2 测量 r2 r2 (M2)0电阻 25.2.1 线路及参数检定 r2 r2 (M2)0电阻的原理线路如图 4所示。 图
22、 4 测量 r2 r2 (M2)0电阻的原理线路图用被检比较电桥线路，内附参考电阻臂 RN接 104，被测臂 Rx接 0.01级 1电阻， M1为读数盘， M2盘所有示值置零， Kr置 2， K0置 1。 25.2.2 测量过程接能电源和检流计，调节 M1盘使电桥平衡，记录 M1盘的平衡示值为 M，则 r2 r2 (M2)0的电阻值为：R2 r2 (M2)0 M 10 4() (15)26 比值的检定及调整(1) QJ48型比较电桥 M2的 1000盘电阻的检定，应在调整前后都进行，调整前的检定结果值只是作为观察年变化用，调整后的检定值作为此次检定的结果。调整后的检定必须是待电阻稳定后进行，调
23、整的方法同内附参考电阻 RN。 (2) XQJ7型比较电桥， M2的 1000盘只进行一次检定。 26.1 元件测量法用单电桥替代法检定 M2的 1000盘每个电阻元件的电阻值 (可用制造厂配套的专用插头 )，测量过程中应保持单电桥比较臂读数盘的前三位示值不变 (应放“ 999” )。测得的值分别为 R1， R2， R3，R10，则比值为：页码，11/17JJG 54688中华人民共和国国家计量检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ160.htm （ 16）式中， (M2)0 r1 r1的检定为比例臂 M2零电阻的测量方法，见本规程 25.1款。 26.2 十进替代法原理
24、和检定方法已在 24.1款中叙述。将由式 (6)中得到的 i值代入下式中，可计算出比值：（ 17）27 在满足检定总不确定度要求的条件下，允许采用本规程以外的其他方法进行检定，如出现争议时，应以本规程方法为准。六 检定结果的处理和检定周期28 比较电桥的检定结果应该以内附参考电阻 RN的误差和比例臂比值的误差的代数和为电桥的综合误差。求最大综合误差，按照直流电桥检定规程中规定的方法进行。29 对内附参考电阻与比例臂比值的检定数据应化整到 1 10 6，对比例臂各盘 M1、 M2， m1的检定数据应按表 4进行化整。数据化整时应采用四舍五入及偶数法则。30 内附参考电阻 RN及比值的年变化：对
25、QJ48型比较电桥应以本次调整前的检定数据和上一年的检定结果相比较来判断比较电桥是否合格。凡是满足基本误差要求的为合格。对 XQJ7型比较电桥应以本次检定数据和上一年检定结果相比较来判断比较电桥是否合格。31 内附参考电阻中 105的年变化小于 2 10 5，检定周期不得超过半年。32 合格的比较电桥发给检定证书，不合格的发给检定结果通知书，同时应该注明不合格的原因。33 内附参考电阻 RN及比值稳定性不合格的电阻允许更换，更换电阻的比较电桥作为初次送检，不予定级，并注明稳定性未经考查，暂不定级。34 初次送检的比较电桥，经调整检定合格者发给检定证书，但不予定级，在证书上应注明年稳定性未经考查
26、，暂不定级。页码，12/17JJG 54688中华人民共和国国家计量检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ160.htm35 比较电桥的检定周期不得超过一年。附 录 1比较电桥原理公式推导用比较电桥检定被测某一盘的操作步骤为例，其原理线路如图 1所示。第一步，等值平衡桥臂选择： 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 r1R2 (M2)10 (M2)0 r2 r2。 调 m1直至开关 K0换向时，使得检流计指针指在同一位置上。由等值平衡得： (M1)10 m
27、1 (M1)0 (m1)0 (M2)10 (M2)0又因为 r1 r1 r2 r2则 R1 R2 (1)故将式 改写（ 2）式中 (M1)10 M1置“ 999” (指 104)；(M2)n M2的 1000盘置 n(指 n 1000)； m1电阻箱 m1的示值； Ri M2的 1000盘的第 i个电阻值；。第二步，零位平衡桥臂选择： Rx和 M2先置零， RN置与被测盘的满度值的同标称值， M1标称值不变。 调节 Rx或 M2直至使电桥平衡得： （ 3）页码，13/17JJG 54688中华人民共和国国家计量检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ160.htm式中 (R
28、x)0 Rx臂的零电阻； r0调零位平衡时调整值。 第三步测量桥臂选择：对该盘检完为止不要动零位平衡时调整值 r0，首先 RN与 M1值不变，当被测置 时， M2的 1000盘也置 n(指 n 1000)。 调节 M1直至电桥平衡得： （ 4）因为 由式 (3)与 (4)中可知，利用比例性质，可以写成：（ 5）页码，14/17JJG 54688中华人民共和国国家计量检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ160.htm （ 5）式中 1 10 4； 电桥调平衡时调整值；结论：(1)式 (6)就是被测电阻的更正值计算公式。(2)由式 (1)可知，等值平衡使得当 R1 R2 1
29、 1时消除了比值的误差。 (3)由公式 (3)， (4)， (5)可知，零位平衡消除了零电阻和引线电阻对 R2臂和 Rx臂的影响，则可以说，零位平衡消除了引线电阻和零电阻的影响。(4)对式 (6)中的与 N值；XQJ7型比较电桥每年周期检定时测出，该电桥的被测电阻值，在计算的过程中加以更正。QJ48型比较电桥每年周期检定时，对 RN与 M2的比例盘进行调整，使得与 N值小到可以忽略的程度。总之，比较电桥 Rx与 RN按照四端电阻钮接法接线。采用零位平衡方法消除引线电阻的影响，等值平衡和调整或计算的方法消除了比例臂比值误差和比较臂误差，从而使精度提高到 2 10 5。附 录 2比较电桥比例臂比值
30、页码，15/17JJG 54688中华人民共和国国家计量检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ160.htm 由此可见：的绝对更正值为的相对更正值为显然公式 (18)中是没有物理意义的，为计算的方便而推出来的。附 录 3的 计 算(参照表进行 )页码，16/17JJG 54688中华人民共和国国家计量检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ160.htm 附 录 4整 体 检 定 法对 0.01级过渡电阻箱在比较电桥上测得的值与在单电桥上用等电阻替代法测得的值相比较，两者之差为比较电桥的综合误差。用两种方法检定 0.01级过渡电阻时，应注意在相同的环境条件下进行。_附加说明：本检定规程经国家计量检定规程审定委员会电磁专业委员会审定通过。主审人： 阴天晓归口单位 ：中国测试技术研究院起草单位： 中国测试技术研究院本规程技术条文由起草单位负责解释。本规程主要起草人 ：崔广英 (中国测试技术研究院 )参加起草人： 补春玉 (中国测试技术研究院 )页码，17/17JJG 54688中华人民共和国国家计量检定规程2005-7-7file:/C:dlhb2002WJ160.htm
