1.2.2 万能电桥

万能电桥是利用桥式电路平衡原理制成的仪器，分为直流电桥、交流电桥和交、直流电桥三大类，可用来测量电阻值、电容量、电感量、品质因数、损耗因数、阻抗等，适用于测量直流或低频范围内使用的元件，测量精度较高。

现以QS18A型万能电桥为例，介绍一下万能电桥的使用方法。QS18A型万能电桥是一种便携式交、直流电桥，采用一个9V叠层电池和6节一号1.5V电池供电，仪表面板如图1-16所示。

1. 旋钮及开关的作用

（1）接线柱。接线柱用来连接被测元件。在测量时最好将被测元件直接连接在接线柱上，若无法连接，可采用导线连接，导线应尽量短，必要时还应在测量结果中去除导线电阻。在测量有极性元件时，“1”接正极，“2”接负极。

（2）外接插座。在使用外部音频信号源时，可在波段开关置于“外”时，由插座输入音频信号源。如果在测电容、电感时需外加直流偏置，可从此插座输入。

（3）拨动开关。在使用电桥内部1kHz的振荡信号作为电源时，此开关置于“内1kHz”位置；在使用外接插座输入的信号电源时，此开关置于“外”位置。

（4）量程选择开关。选择测量范围，各挡的指示值为该挡在测量时的最大值。

（5）损耗倍率开关。用于扩展损耗平衡的读数范围，一般情况下，测量空芯电感线圈时，置于“Q×1”位置；测量高Q值电感线圈和一般小损耗电容时，置于“D×0.01”位置；测量铁芯电感和损耗较大电容时，置于“D×1”位置。

（6）指示电表。指示电表用于指示电桥是否达到平衡，在电桥灵敏度最大时，电表指针指零，说明电桥达到平衡。

（7）电桥机壳接地端。

（8）电桥灵敏度调节旋钮。通过调节放大器的增益实现灵敏度调节，在粗调电桥平衡时，要降低电桥灵敏度，使电表指示小于满刻度，电桥快达到平衡时再逐步增大灵敏度，提高电桥测量的准确度。

（9）读数盘。调节两个读数盘可使电桥平衡，第一位读数盘为步进开关，每挡读数为量程指示的1/10，即0.1单位；第二位读数盘为连续调读数，满刻度为量程指示的1/10，分50小格，每小格为0.002单位。

（10）损耗微调旋钮。它用于调节平衡时的损耗，一般情况下应置于“0”处。

（11）损耗平衡调节。可指示被测电感、电容的损耗读数，该读数盘的读数乘以损耗倍率开关的指示，即为损耗值。

（12）测量选择开关。测小于10Ω的电阻时应置于“R≤10”挡；测大于10Ω的电阻时应置于“R>10”挡；测电容时应置于“C”挡；测电感时应置于“L”挡；仪表不用时应置于“关”挡，即可切断内部电源。

2. 使用与测量

1）电阻的测量

将被测电阻RX接在接线柱上，先估计一下被测电阻的大小，将测量选择开关和量程开关置于适当的位置，拨动开关置于“内1kHz”位置，损耗倍率开关与电阻测量无关。调节灵敏度旋钮，降低电桥灵敏度，使电表指示小于满刻度，分别调节两个读数盘，使电表指示为零。然后逐步增大电桥灵敏度，再调节两个读数盘。当灵敏度最大时，调节读数盘使电表指示为零或接近于零，说明电桥已达到平衡，记下电桥读数盘的读数，根据公式：RX=量程开关指示值×（第一位读数盘读数+第二位读数盘读数），求出被测电阻RX的值。

例如，量程开关置于100Ω位置，第一位读数盘读数为0.8，第二位读数盘读数为0.055，则被测电阻RX=100×（0.8+0.055）=85.5Ω。

如果不能估计电阻大小，可将电阻接在“被测”接线柱上，第一位读数盘置于“0”处，第二位读数盘置于“0.05”处，量程放在任一挡上，调节灵敏度使电表指针指在50μA左右，测量选择开关置于“R>10”或“R≤10”，转动量程开关，找出电表指示最小的一挡，固定在该挡，逐步增大电桥灵敏度，调节第二位读数盘，使电表指示最小，这样可测出电阻的大概数值。再根据此大概数值选择合适量程，按照上面电阻的测量过程测出准确数值。

2）电容的测量

将被测电容CX接在接线柱上，拨动开关置于“内1kHz”位置，测量选择开关置于“C”位置，估计一下被测电容容量的大小，量程开关置于适当的位置。例如测量560pF电容，量程开关应置于1000pF挡，损耗倍率开关置于“D×0.01”（一般电容）位置；若为大的电解电容，则应置于“D×1”位置，损耗平衡开关置于“1”处，损耗微调旋钮置于“0”，调节灵敏度旋钮，使电表指示小于满刻度。先调节电桥的两个读数盘，再调节损耗平衡，使电表指针指零，然后逐步增大电桥灵敏度，反复调节电桥读数盘和损耗平衡，直至灵敏度达到最大时，电表指针指零或接近指零，这时认为电桥已基本达到平衡，记下电桥读数盘读数和损耗平衡指示值，根据公式：CX=量程开关读数×（第一位读数盘值+第二位读数盘值）和DX=损耗倍率开关值×损耗平衡指示值，可得出被测电容容量和损耗值。

例如，量程开关为1000pF，损耗倍率开关置于“D×0.01”处，电桥第一位读数盘读数为0.5，第二位读数盘读数为0.025，损耗平衡指示为1.5，则被测电容容量 CX=1000×（0.5+0.025）=525pF；电容的损耗DX=0.01×1.5=0.015。

如果不能估计出电容容量和损耗的大小，可将量程开关置于100pF处，第一位读数盘置于“0”处，第二位读数盘置于“0.05”处，调节灵敏度使电表指示在50μA处；再转动量程开关，观察电表指示，若调到某一量程处时电表指示最小，则停在该挡，调节第二位读数盘使电表指示指零，然后逐步增大电桥灵敏度，分别调节损耗平衡和第二位读数盘，使电表指零或接近指零，此时得出电容的粗测值，根据粗测值选择适当量程测出电容准确的容量和损耗。

3）电感的测量

将被测电感LX接在“被测”端上，拨动开关置于“内1kHz”位置，测量选择开关置于“L”位置，估计一下电感的大小，选择适当的量程。根据电感的结构选择损耗倍率开关位置，空芯电感应置于“Q×1”位置；铁芯电感应置于“D×1”位置；高 Q值电感（如磁芯电感）应置于“D×0.01”位置，损耗平衡旋钮置于“1”左右。调节电桥灵敏度使电表指示小于满刻度，先调节两个读数盘，后调节损耗平衡，直到电桥灵敏度达到最大时，电表指针指零或接近于零，即电桥基本达到平衡。记下电桥读数盘的读数和损耗平衡的指示值，根据公式：LX=量程开关指示值×（读数盘第一位值+第二位值）和QX=损耗倍率指示值×损耗平衡指示值，求出被测电感的电感量和电感线圈的Q值。

例如，量程开关为100mH，损耗倍率开关位于“Q×1”处，电桥第一位读数盘读数为0.8，第二位读数盘读数为0.085，损耗平衡指示为2.5，则LX=100mH×（0.8+0.085）=88.5mH；QX=1×2.5=2.5。如果损耗倍率开关置于“D×1”或“D×0.01”位置，则Q值为1/D。

如果不能估计出电感的大小，则采用的测量方法与测未知电容基本相同。但测量选择开关置于“L”处，量程开关置于10μH，损耗倍率根据电感结构确定，其他参照测未知电容的步骤进行。