专利名称：数字直流电桥的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电变量测量仪器，特别是一种数字直流电桥。
背景技术：
直流电阻有多种测量方法，其中精密测量首推电桥法，其次是电流/电压法。电桥法的相应测量仪器为直流电桥，直流电桥可分惠斯登电桥(又称单臂直流电桥)和凯尔文电桥(又称双臂直流电桥)，分别用来测量中高阻值和低阻值电阻。如图1所示为凯尔文电桥，其中R1、R2为比较臂电阻，Rs为比例臂即倍率电阻，G为指零仪，B为电源，一般比较臂电阻R2固定，R1有多个盘，每个盘由多个精密电阻器借助于旋转开关组合成0～10共11个示值，倍率电阻Rs按量程范围也由若干精密电阻器组成。测量时将被测电阻Rx电流端C1、C2和电位端P1、P2接入桥路未知臂，再调节电阻R1、Rs使电桥平衡(指零仪为零)，然后读出电阻R1、R2和Rs值，通过计算获得被测电阻Rx值。由于直流电桥以精密电阻器作为基准器件，故具有测量精度高、温度系数小、年稳定性好等优点，但存在如下问题(1)测量过程全由手工操作，不仅测量速度慢，还带来人为误差，更无法实现自动化测量；(2)对测量人员的技术素质要求高；(3)无法避免测量导线电阻对测量精度的影响，尤其是低值电阻测量；(4)需要大量的(一般50～60只)精密直流电阻器，仪器生产成本高，体积大。
电流/电压法的相应测量仪器为数字式电阻测试仪，如图2所示测量时将被测电阻Rx电流端C1、C2接入电流源I回路，其电位端P1、P2接入数字电压表MDV回路，仪器将被测电阻Rx上的电压与电流源I电流进行数据运算，即可在数字电压表MDV的显示器LED上直接显示出被测电阻Rx的阻值。数字式电阻测试仪，虽然能进行自动测试，但是电流源I和数字电压表MDV的电压基准均采用稳压管，而稳压管的温度系数和年稳定性较差，作为基准不能与精密直流电阻器相比。因此其测量准确度、稳定度都做不高。
发明内容
本实用新型为了解决直流电桥操作繁琐所存在的技术问题，结合现有两种测量方法之优点而提供的一种更新换代的产品——数字直流电桥。
根据上述目的，本实用新型提供一种数字直流电桥，由电源、运算放大器、基准电阻、模数转换器、显示器、量程开关及操作面板构成；其中电源、基准电阻与被测电阻构成回路；其中模数转换器的基准端与基准电阻连接，其输入端与被测电阻连接，其输出端与显示器连接；其中显示器、量程开关安装在操作面板上。
本实用新型由于采取了以上技术措施，仪器结构简洁、轻巧美观，具有测量精确、快速、稳定、自动等优点。
图1是凯尔文电桥的电原理图。
图2是数字式电阻测试仪的电原理图。
图3是本实用新型的电原理图。
图4是本实用新型的线路图。
具体实施方式
如图3所示，本实用新型的特点是采用精密直流电阻器作为基准电阻Rs、采用模数转换器A/D取代电桥比较臂、比例臂的几十只精密直流电阻器及旋转开关，采用发光二极管LED(或者液晶LCD)作为数字显示器，以先进的电子元器件替代传统的电工元器件，也就是取电桥和数字表两者的优点设计而成的更新换代产品，成功地解决了该技术领域长期存在的测量精度和测量自动化的问题。
如图4所示，电源E、运算放大器A与基准电阻Rs构成电流源和被测电阻Rx的电流端C1、C2构成电流回路，基准电阻Rs电位端与模数转换器A/D的基准端REF连接，被测电阻Rx的电位端P1、P2与模数转换器A/D的输入端IN连接。所以，基准电阻Rs、被测电阻Rx是以四端钮方式接入电路的，类似于电桥中的比例臂和未知臂，故构成电桥电路。而且基准电阻Rs采用精度可以做得很高的直流标准电阻器，其测量原理符合电桥的平衡比较原理。另一方面，应用模数转换器A/D的功能，将基准电阻Rs上的电压与被测电阻Rx上的电压进行比较，因为流经它们的电流相同，即可获得被测电阻Rx的阻值，替代了以前操作人员一边用手转动旋转开关，一边用眼盯着指零仪的紧张操作，实现了测量自动化。还应提到的是基准电阻Rs是一组精密直流电阻器，同时起到量程选择作用，而电流源是由仪器电源、集成运放及相应的基准电阻Rs构成的，这样使仪器线路简洁、结构紧凑、造型轻薄美观。
测量时，将与电桥连接的测量导线中的一对电流端引线、一对电位端引线分别与被测电阻Rx两端连接。然后按下操作面板(图中未画出)上的相应量程开关K。如果无法估计被测电阻Rx的阻值时，则可以从最高量程起，依此移向低位，直到合适的量程为止，只须数秒钟时间，即可在显示器LED上满位显示出测量结果，以获得最大的准确度。若电桥具有自动量程转换电路，则连量程开关K也不需要，可完全实现测量自动化。
权利要求1.一种数字直流电桥，其特征是由电源、运算放大器、基准电阻、模数转换器、显示器、量程开关及操作面板构成；其中电源、运算放大器、基准电阻与被测电阻构成回路；其中模数转换器的基准端与基准电阻连接，其输入端与被测电阻连接，其输出端与显示器连接；其中显示器、量程开关安装在操作面板上。
专利摘要本实用新型涉及测量直流电阻的数字直流电桥，由电源、运算放大器、基准电阻、模数转换器、显示器、量程开关及操作面板构成；电源、运算放大器、基准电阻与被测电阻构成回路；模数转换器与基准电阻、被测电阻、显示器连接，显示器、量程开关安装在操作面板上。本实用新型是将电桥的精确和数字表的自动两大优点结合而成的更新换代产品，结构简洁、轻巧美观，具有测量精确、快速、稳定、自动的特点。
文档编号G01R17/00GK2639897SQ0325547
公开日2004年9月8日 申请日期2003年7月10日 优先权日2003年7月10日
发明者谢金龙 申请人:上海正洋仪器仪表有限公司