数字电阻表

以数字直读的仪表是有关电压表、电阻表和其他测量仪表新的发展方向，下面叙述的是数字电阻表，关于它涉及的一些惠斯登电桥原理的部分。

精密电阻已经与日俱增地应用在电子工业方面。一般说来，惠斯登电桥是测量电阻的一种精确仪器，但是它有以下三个缺点：（1）要使电桥达到最高的精确度，操作人员必须在选择适当的比率、电桥电压和检流计的工作上具备高度技术，（2）如果操作上发生错误，则将使检流计烧坏或电桥的电阻拉热；（3）用手操作，使电桥平衡的工作需要较长的时间，这样，作为快速测试的生产工具是不适宜的。

数字电阻表（图1）就能克服上述三个缺点：即操作人员的熟练程度，仪器的精密程度和测量的时间。此种电阻表是自动操作的，具有和精密惠斯登电桥同样的精确度和可靠性。它自动地以最大精确度选择电桥的比率，依靠一灵敏的零点检测器自动平衡电桥，在数字读出板上自动地示出被测电阻的显光数值。每次读数的平均时间为1秒。如测相同数值的电阻时，时间还能更快些。

惠斯登电桥的误差主要原因如下：（1）电桥中可变电阻器的电阻和比值臂比率的真正数值与表示在仪器上的不一致；（2）由于平衡检测器不够灵敏而使平衡点不准确；（3）由于在电桥中某些电阻发热而引起的电阻变化；（4）在电桥与零点检测器上热电动势的产生；（5）在寻找平衡点时、在读数时、或在计算时人为的误差。

以上（1）和（4）的原因是由于制作工艺上所造成，而数字电阻表的电桥是按照精密惠斯登电桥来制造的，所以有十分精确的规格。譬如：在电桥内阻的功率消耗上有一定的限额；它的自热效应不容许超过摄氏2度；所用材料和接线均属于低热电势等等。因为这种仪器是自动操作的，第（5）个人为的原因就可以避免。第（2）个原因，即灵敏度的问题还须作较详细的讨论。

图2表示一架普通电桥（左面）和一架数字电阻表的电桥。它们都正在测量着一个实际数值是500,050欧的所谓“500,000欧”电阻。这两架电桥的平衡误差都是0.01%。注意数字电阻表所用电源电压为100伏而不是5伏（普通电桥的电源为1.5至50伏）。

在普通电桥中，检流计电流（i）是等于断路电压除电桥的输出电阻。断路电压

Eg＝5（100／5100-10000／510050）＝9.6。微伏

电桥的输出电阻

R=100×5000／5100＋500050×104／510000＝9898欧，

所以，检电表的电流：

i=9.6／9898＝0.009微安。

这样大小的电流将在一种20公厘／微安的检电表中偏转0.2公厘。

如图2所示电阻表电桥的断路电压

Eg＝100（10000／150000-1000000／1500050）=2.22微伏。

自动电桥中应用的零点检测器的灵敏度是1微伏，因此，在电桥中不平衡电流达2.22微伏时，即相当在电阻表上读数大于2个位数时，或者说误差度为2／500000或0.0004%。

斩波器型零点检测器的放大器有一大于1,000兆欧的输入阻抗，因此数字电阻表电桥若有较高的阻抗也不会减低零点的灵敏度（在普遍电桥中就不是这个情况）。

图1所示数字电阻表有一个从10.0欧到10000欧的有效测量范围，在1000欧到100千欧的范围内，精确度可达0.01% 。零点检测器包括一高增益的斩波放大器，它的灵敏度为1微伏，输入阻抗为1000兆欧，操作电压为100伏的电桥，它的五个测量范围的误差都是0.001%。

斩波放大器的脉冲输出是相位检波的，它用来触发一只闸流管。上脉冲闸流管动作一级梯式开关而使电桥电阻臂增加数值，下脉冲闸流管的动作是按照一定理论方法降低电阻臂。

比率臂的电阻也是连接在一个梯级开关上的，在相同的自动化情况下进行选择一比率的适当的范围。

因为电桥是一个全能的电桥而不是一个比较的电桥。因此，用不着那些作比较测量用的外部标准电阻。

如果要求它的准确度达到0.1％或更高些，它的测量是很精确了。不可能再取得一个比测试下的电阻更精确和稳定的标准电阻了。

用试验棒，每小时能测试1,000只或更多些的电阻。如果需要记录的话，还可以在表上加一台自动记录器进行记录。（庄健生 译自美国“仪器和自动机械”杂志1956年3月号）