项目4：常用电工仪表任务1 仪表符号识别与选用训练任务2 万用表的测量使用训练任务3 兆欧表的测量使用训练任务4 接地电阻表的测量使
用训练任务5 直流电桥的测量使用训练 在电工技术中经常测量的电量主要有电流、电压、电阻、电能、电功率和功率因数
等，测量这些电量所使用的仪器仪表统称为电工仪表。在实际电气测量工作中，必须要了解电工仪表的分类、基本用途、性能特点，以便合理地选择
仪表，还必须掌握电工仪表的使用方法和电气测量的操作技能，以获得正确的测量结果。本项目主要进行电工仪表识别与选用以及万用表、兆欧表、
接地电阻表、直流电桥的操作使用等项技能训练。任务1 仪表符号识别与选用训练任务目标： 1．了解电工仪表的构造和
分类； 2．学会电工仪表中的符号识别； 3．掌握电工仪表的选用技能。相关知识：
1．指示仪表分类 电工仪表的种类繁多．归纳起来可分为两大类：即直读式电工仪表和比较式电工仪表。在直读式仪表中按指示方
式又分有指示仪表和数字仪表。虽然它们的结构原理不同，但测量使用方法是相似的。在此主要介绍直读式指示仪表。 指示仪表是
最常见的一种电工仪表，其特点是把被测电量转换为可动部分的角位移，根据可动部分的指针在标尺刻度上的位置，直接读出被测量的数值。常用指
示仪表又可按以下六种方法分类： （1）按仪表使用方式分类：可分为安装式仪表和可携式仪表。
安装式仪表是指在发电厂、变电站、配电室的开关板上以及各种小型电气设备上所使用的固定安装的仪表。可携式仪表是指在科学研究、教学实验、
工矿企业的实验室和生产工序中所使用的非固定安装的仪表。 （2）按仪表测量的量分类：可分为电流表、电压表、功率表、电度表、
欧姆表、兆欧表等，表4.1列出了一些最常用的电工测量仪表及其符号。表4.1 常用电工仪表及符号 （3）按仪表工作原理分
类：可分为磁电系、电磁系、电动系、感应系、整流系等。三种常用的指示仪表结构如图4.1所示。图4.1 指示仪表的结构
磁电系仪表是根据通电线圈在恒定磁场中受电磁力作用的原理设计制造的；电磁系仪表是根据铁磁物质在通电线圈的磁场中受电磁力作用的原理
设计制造的；电动系仪表是根据两个通电线圈之间产生电动力的原理设计制造的：感应系仪表是根据交变磁场中导体感生的涡流与磁场产生作用力的
原理设计制造的；整流系仪表是经由整流器整流后再进行测量的仪表。常用电工指示仪表的类型、符号、代号及用途可参见书中附表3。
（4）按仪表防护性能分类可分为普通型、防尘型、防溅型、防水型、水密型、气密型、隔爆型等七种形式。 （5）按仪表精度
等级分类可分为0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个等级。 仪表精度等级的百分数又叫做仪表的基本误差。仪
表可能产生的绝对误差等于精度等级的百分数乘以仪表的量程。 （6）按被测物理量性质分类，可分为直流电表、交流电表和交直流
电表。交流电表一般都是按正弦交流电的有效值标度的。 2．电工仪表的型号 电工仪表的型号是按规定的编号
规则编制的，它可以反映出仪表的用途和工作原理。不同结构形式的仪表规定有不同的编号规则。 安装式仪表的型号一般是由形状代
号、系列代号、设计序号、用途代号组成。形状代号有两位：第一位代表仪表面板的最大尺寸，第二位代表仪表的外壳尺寸。系列代号（见表4.2
中的代号）是表示仪表的工作原理。用途代号（见表4.1中的仪表符号）表示测量的量。例如，44C2—A型电流表，其中“44”为形状代号
，表示面板和外壳为40mm，“C”表示磁电系仪表，“2”为设计序号，“A”表示测量电流。 可携式仪表的型号除了不用形
状代号外，其他部分与安装式仪表相同。例如，T62—V型电压表，其中“T”表示电磁系仪表，“62”为设计序号，V表示测量电压。电度表
的型号与可携式仪表基本相同，只是在型号前再加一个“D”。例如，“DD”表示单相电度表，“DT”表示三相电度表，“DS”表示有功电度
表，“DX”表示无功电度表。在使用电工仪表进行测量时，为了保证测量精度，减小测量误差，应合理选择仪表的结构类型、测量范围、精度等级
、仪表内阻等，同时还须采用正确的测量方法。 3．仪表类型的选择 被测电量可分为直流电量和交流电量，交流
电量中又分有正弦量和非正弦量。在电力工程中涉及到的交流电，大多数是工频（50 Hz）正弦交流电。对于直流电量的测量，广泛选用磁电系
仪表。对于正弦交流电量的测量，可选用电磁系或电动系仪表。一般交流电表都是按正弦交流电的有效值刻度的，若要测量正弦交流电的平均值、峰
值、峰-峰值或非正弦交流电，则需要进行换算或使用专门刻度的仪表。 4．仪表精度的选择 从提高测量准
确度的角度出发，仪表的精确度越高越好。但精确度高的仪表对工作环境条件的要求严格，仪表的成本也高，所以仪表精确度的选择，要从测量的实
际需要出发，既要满足测量要求，又要本着节约的原则。 通常0.1级和0.2级仪表用做标准仪表或在精密测量时选用，0.
5级和1.0级仪表作为实验室测量选用，1.5级、2.5级和5.0级仪表可在一般工程测量中选用。 5．仪表量程的选择
仪表的准确度只有在合理的量程下才能发挥作用，这在指示仪表中具有普遍意义。由于测量误差与仪表的量程有关，如果仪表的量
程选择得不合理，标尺刻度得不到充分利用，即使仪表本身的准确度很高，测量误差也会很大。 为了充分利用仪表的准确度，应
尽量按使用标尺的后1/4段的原则选择仪表的量程。此段上的测量误差基本上等于仪表的精度等级，而在标尺中间位置上的测量误差为仪表准确度
的2倍。应尽量避免使用标尺的前1/4段，但要保证仪表的量程大于被测量的最大值。 6．仪表内阻的选择
仪表的内阻是指仪表两端子间的等效电阻，它反映了仪表本身消耗的功率大小，测量时会影响电路的工作状态。选择仪表时，须根据被测对象阻
抗大小来选择仪表内阻，否则会给测量结果带来很大误差。为了使仪表接入测量电路后不至于改变原来电路的工作状态，要求电流表或功率表的电流
线圈内阻尽量小些，并且量程越大，内阻应越小。电压表或功率表的电压线圈内阻要尽量大些，并且量程越大，内阻应越大。 选择
仪表时，对仪表的类型、精度、量程、内阻等的选择要综合考虑，特别要考虑引起较大误差的因素。除此之外，还应考虑仪表的使用环境和工作条件
，在国家标准中，对仪表的使用环境和工作条件做了具体的规定，仪表必须在规定的工作条件下使用。实训内容： 1．识别所给
常用仪表上符号的含义； 2．说明所给仪表型号含义与主要用途； 3．按给定测量用途选择仪表的类型和量
程； 任务2 万用表的测量使用训练 任务目标: 1．了解万用表的组成和测量原理； 2．学会普通万
用表的基本使用方法； 3．掌握电压、电流和电阻的测量技能。相关知识: 1．万用表的组成与基本性能
万用表又叫复用电表，它是一种可测量多种电量的多量程便携式仪表。由于它具有测量种类多，测量范围宽，使用和携带方便，价格
低等优点，因此应用十分广泛。一般万用表都可以测量直流电流、直流电压、交流电压、直流电阻等，有的万用表还可以测量电平、交流电流、电容
、电感以及晶体管的hFE值等。 万用表的基本原理是建立在欧姆定律和电阻串并联分流、分压规律的基础之上的。万用表主要是
由表头、转换开关、分流和分压电路、整流电路等组成。在测量不同的电量或使用不同的量程时，可通过转换开关进行切换。 万用
表按指示方式不同，可分为指针式（模拟式）和数字式两种。指针式万用表的表头为磁电系电流表，数字式万用表的表头为数字电压表。在电工测量
中，指针式万用表使用得较多，但有些场合也使用数字式万用表，下面分别讲述其使用方法。 2．指针式（模拟式）万用表的
使用 指针式（模拟式）万用表的型号很多，但测量原理基本相同，使用方法相近。下面以电工测量中常用的MF47型万用表为例
，说明其使用方法。MF47型万用表的表头灵敏度为45?A，表头内阻为2 500?，并对各量程实现了全保护。其主要性能见表4.4，外
形如图4.2所示，表盘如图4.3所示，电路原理如图4.4所示。MF47型万用表的使用方法如下：MF47型指针式万用表的主要性能指标
图4.2 MF47型万用表面板图 图4.3 MF47型万用表表盘图MF47
型万用表电路原理图 （1）使用前的准备 万用表使用前先要调整机械零点，把万用表水平放置好，看表针是
否指在电压刻度零点，如不指零，则应旋动机械调零螺丝，使表针准确指在零点上。万用表有红色和黑色两只表笔（测试棒），使用时应插在表的下
方标有“＋”和“”的两个插孔内，红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“”插孔。 MF47型万用表用一个转换开关来选择
测量的电量和量程，使用时应根据被测量及其大小选择相应挡位。在被测量大小不详时，应先选用较大的量程测量，如不合适再改用较小的量程，以
表头指针指到满刻度的2/3以上位置为宜。万用表的刻度盘上有许多标度尺，分别对应不同被测量和不同量程，测量时应在与被测电量及其量程相
对应的刻度线上读数。 （2）电流的测量 测量直流电流时，用转换开关选择好适当的直流电流量程，将万用表串联
到被测电路中进行测量。测量时注意正负极性必须正确，应按电流从正到负的方向，即由红表笔流入，黑表笔流出。测量大于500mA的电流时，
应将红表笔插到“5A”插孔内。 （3）电压的测量 测量电压时，用转换开关选择好适当的电压量程，将万用表并联
在被测电路上进行测量。测量直流电压时，正负极性必须正确，红表笔应接被测电路的高电位端，黑表笔接低电位端。测量大于500V的电压时，
应使用高压测试棒，插在“2 500V”插孔内，并应注意安全。交流电压的刻度值为交流电压的有效值。被测交、直流电压值，由表盘的相应量
程刻度线上读数。 （4）电阻的测量 测量电阻时，用转换开关选择好适当的电阻倍率。测量前应先调整欧姆零点，
将两表笔短接，看表针是否指在欧姆零刻度上，若不指零，应转动欧姆调零旋钮，使表针指在零点。如调不到零。说明表内的电池不足，需更换电池
。每次变换倍率挡后，应重新调零。测量时用红、黑两表笔接在被测电阻两端进行测量，为提高测量的准确度，选择量程时应使表针指在欧姆刻度的
中间位置附近为宜，测量值由表盘欧姆刻度线上读数。被测电阻值＝表盘欧姆读数×挡位倍率 测量接在电路中的电阻时，须断开电
阻的一端或断开与被测电阻相并联的所有电路，此外还必须断开电源，对电解电容进行放电，不能带电测量电阻。
（5）晶体管测量 将测量转换开关置于“hFE”位置，将被测晶体管NPN型或 PNP 型的基极、集电极和发射极分别插
入相应的 “B”、“C”和“E”插孔中，即得到“hFE”的值。测试条件VCE＝1.5V，IB＝10?A，“hFE”的值显示在0～3
00之间。 （6）使用注意事项 ① 在测量大电流或高电压时，禁止带电转换量程开关，以免损坏
转换开关的触点。切忌用电流挡或电阻挡测量电压，否则会烧坏仪表内部电路和表头。 ② 测量直流电量时，正负极性应正确，接
反会导致表针反向偏转，引起仪表损坏。在不能分清正负极时，可选用较大量程的挡试测一下，一旦发生指针反偏，立即更正。 ③
测量完毕后，将转换开关置于空挡或电压最高挡位置，以保护仪表。若仪表长期不用时，应取出内部电池，以防电解液流出损坏仪表。
3．数字万用表的使用 数字万用表以其测量精度高、显示直观、速度快、功能全、可靠性好、小巧轻便、耗电量小以及便于
操作等优点，受到人们的普遍欢迎，已成为电子、电工测量以及电子设备维修的必备仪表。下面以M830B型数字万用表为例进行介绍。
M830B型数字万用表是一种三位半数字万用表，配有液晶显示器，最大显示值为1?999；测量速率约3次/s，能自动显示极性和
超量程符号，并对各量程实现了全保护。采用一节6F22型9V叠层电池供电，工作温度范围是0～40℃。M830B型数字式万用表的主要性
能指标见表4.5，外形如图4.5所示。M830B型万用表的使用方法如下。表4.5 M830B型数字万用表的主要性能指标 图4.5
M830B型数字式万用表外形图 （1）直流电压（DCV）测量 使用时，将功能转换开关置于“DCV”挡的
相应量程上，将红表笔插入测量插孔“V?”，黑表笔插入测量插孔“COM”，两表笔并联在被测电路两端，并使红表笔对应高电位端，黑表笔对
应低电位端。此时显示屏显示出相应的电压数字值。如果被测电压超过所选定量程，显示屏将只显示最高位“1”，表示溢出，此时应将量程改高一
挡，直至得到合适的读数。但被测电压超过所用量程范围过大时，易造成万用表的损坏，因此应注意测量前的挡位选择。 （2）交流
电压（ACV）测量 使用时，将功能转换开关置于“ACV”挡的相应量程上，将红表笔插入测量插孔“V?”，黑表笔插入测
量插孔“COM”，两表笔并联在被测电路两端，表笔不分正负。数字表所显示数值为测量端交流电压的有效值。如果被测电压超过所设定量程，显
示屏将只显示最高位“1”，表示溢出，此时应将量程改高一挡测量。 （3）直流电流（DCA）测量
使用时，将功能转换开关置于“DCA”挡的相应量程上，将红表笔插入测量插孔“A”，黑表笔插入测量插孔“COM”，两表笔应串联在被
测回路中，红表笔接在电流正极方向，黑表笔接在电流负极方向。当电流超过200mA时，置量程转换开关于“DCA”挡的“10A”量程上，
并将红表笔插入测量插孔“10A”中。因此时测量最高电流可达10A，测量时间不得超过10 s，否则会因分流电阻发热使读数变化。
（4）电阻测量 使用时，将量程转换开关置于“OHM”挡的五个相应量程上，勿需调零，将红表笔插入测量插孔“V?
”，黑表笔插入测量插孔“COM”中，将两表笔跨接在被测电阻两端，即可在显示屏上得到被测电阻的数值。当使用200?量程进行测量时，两
表笔短路时读数为1.0，这是正常的，此读数是一个固定的偏移值，如被测电阻为100?时读数为101?，正确的阻值是显示读数减去1.0
。 （5）二极管和通断测试 将量程转换开关转换到二极管测试位置，红表笔插入“V?”插孔中，黑表笔插入“CO
M”插孔中，将红表笔接在二极管正极上，黑表笔接在二极管负极上，显示屏即显示出二极管的正向导通压降，单位为毫伏（mV）。管子的正向压
降显示值锗管应在 200～300 mV 之间、硅管应在 500～800mV 之间。如测试笔反接．显示屏应显示为“1”，表明二极管不
导通。否则，表明此二极管反向漏电大。若被测二极管已损坏，则正反向连接时都显示“000”（短路）或都显示“1”（断路）。
（6）晶体管测量 将转换开关转换到“hFE”位置，用插座孔连接晶体管的管脚，即将被测晶体瞥NPN型或PNP型的基
极、集电极和发射极分别插入“B”、“C”和“E”插孔中，即得到“hFE”的值。测试条件为VCE＝3V，IB＝10?A。通常“hFE
”的值显示在0～1 000之间。 （7）注意事项 ① 当显示屏出现“LOBAT”或电池符
号时，表明电池电压不足应更换。装换电池时，关掉电源开关，打开电池盒后盖，即可更换。 ② 当测量电流没有读数时，请检查
保险丝。过载保护熔丝断后更换时，需打开整个后端盒盖，即可更换。 ③ 测量完毕，应关上电源。若长期不用，应取出电池，以
免产生漏电损坏仪表。 ④ 这种仪表不宜在日光及高温、高湿的地方使用与存放。其工作温度为0～40℃，湿度小于80%。实
训内容： 1．万用表交流电压测量训练； 2．万用表直流电压测量训练； 3．万
用表直流电流测量训练； 4．万用表直流电阻测量训练。任务3 兆欧表的测量使用训练任务目标: 1
．了解兆欧表的测量原理； 2．学会兆欧表的使用方法； 3．掌握电气设备绝缘电阻的测量技能。相关知识
： 1．兆欧表的结构原理 兆欧表又称摇表或绝缘电阻测定仪，它是用来检测电气设备、供电线路绝缘电阻的
一种可携式仪表。其标尺刻度以“M?”为单位，可较准确地测出绝缘电阻值。兆欧表主要是由手摇直流发电机和磁电系电流比率式测量机构（流比
计）组成，其外形和结构原理如图4.7所示。手摇直流发电机的额定输出电压有250V、500V、1kV、2.5kV、5kV等几种规格。
兆欧表的测量机构有两个互成一定角度的可动线圈，装在一个有缺口的圆柱铁芯外边，并与指针一起固定在同一转轴上，置于永久
磁铁的磁场中。由于指针上没有力矩弹簧，在仪表不用时，指针可停留在任何位置。图4.7 兆欧表的外形和结构原理
测量时摇动手柄，直流发电机产生电压，形成两路电流I1和I2，其中I1流过线圈1和被测电阻Rx，I2流过线圈2和附加电阻RF，若线圈
1的电阻为R1，线圈2的电阻为R2，则有：两式相比得：式中R1、R2和RF均为定值，只有RX是变量，可见Rx的改变与电流的比值相对
应。当I1，I2分别流过线圈1和线圈2时，受到永久磁铁磁场力的作用，使线圈1产生转动力矩M1 ，线圈2与线圈1绕向相反，则产生反作
用力矩M2，其合力矩的作用使指针发生偏转。当M1＝M2时，指针停留在一定位置上，这时指针所指的位置就是被测绝缘电阻值。
2．兆欧表的选择 选择兆欧表时，其额定电压一定要与被测电气设备或线路的工作电压相适应，测量范围也要与被测绝缘电
阻的范围相吻合。 测量500V以下电气设备，可选用额定电压为500V或1kV的兆欧表，测量高压电气设备，须选用额定电
压为2.5kV或5kV的兆欧表。不能用额定电压低的兆欧表测量高压电气设备，否则测量结果不能反映工作电压下的绝缘电阻，但也不能用额定
电压过高的兆欧表测量低压设备，否则会产生电压击穿而损坏设备。检测何种电气设备应当选用何种规格的兆欧表，可参见表4.11。表4.11
兆欧表的额定电压和量程选择 3．使用前的准备 （1）测量前须先校表，将兆欧表平稳放置，先使L、E两端开
路，摇动手柄使发电机达到额定转速，这时表头指针应指在“∞”刻度处。然后将L、E两端短路，缓慢摇动手柄，指针应指在“0”刻度上。若指
示不对，说明该兆欧表不能使用，应进行检修。 （2）用兆欧表测量线路或设备的绝缘电阻，必须在不带电的情况下进行，决不允许带
电测量。测量前应先断开被测线路或设备的电源，并对被测设备进行充分放电，清除残存静电荷，以免危及人身安全或损坏仪表。
4．兆欧表的使用 兆欧表有三个接线柱，分别标有L（线路）、E（接地）和G（屏蔽），测量时将被测绝缘电阻接在L、E两
个接线柱之间。测量电力线路的绝缘电阻时，将E接线柱可靠接地，L接被测线路；测量电动机、电气设备的绝缘电阻时，将E接线柱接设备外壳，
L接电动机绕组或设备内部电路；测量电缆芯线与外壳间的绝缘电阻时，将E接线柱接电缆外壳，L接被测芯线，G接电缆壳与芯之间的绝缘层上，
如图4.8所示。 接好线后，按顺时针方向摇动手柄，速度由慢到快，并稳定在120r/min，约1min后从表盘读取数值
。图4.8 测电缆绝缘电阻的接线方法 5．使用注意事项 （1）兆欧表测量用的接线要选用绝缘良好的单股导线
，测量时两条线不能绞在一起，以免导线间的绝缘电阻影响测量结果。 （2）测量完毕后，在兆欧表没有停止转动或被测设备没有放电
之前，不可用手触及被测部位，也不可去拆除连接导线，以免引起触电。实训内容： 1．电源变压器的绝缘电阻测量训练；
2．三相电动机的绝缘电阻测量训练； 3．低压电缆线的绝缘电阻测量训练。 任务4 接地电阻表的测量使
用训练任务目标: 1．了解接地电阻表的测量原理； 2．学会接地电阻表的使用方法；
3．掌握电气设备接地电阻的测量技能。 1．电气设备接地电阻及其要求 电气设备的任何部分与接地
体之间的连接称为“接地”，与土壤直接接触的金属导体称为接地体或接地电极。 电气设备运行时，为了防止设备漏电危及人身安
全，要求将设备的金属外壳、框架进行接地。另外，为了防止大气雷电袭击，在高大建筑物或高压输电铁架上，都装有避雷装置。避雷装置也需要可
靠接地。表4.14 1 000V以下电气设备接地电阻值 电气设备类型接地电阻值（?）100kVA以上的变压器或发
电机≤4电压或电流互感器次级线圈≤10100kVA以下的变压器或发电机≤10独立避雷针≤25对于不同的电气设备，接地电阻值的要求也
不同，电压在1kV以下的电气设备，其接地装置的工频接地电阻值不应超过表4.14中所列数值。 电气设备接地是为了安全，
如果接地电阻不符合要求，不但安全得不到保证，而且还会造成安全假象，形成事故隐患。因此，电气设备的接地装置安装以后，要对其接地电阻进
行测量，检查接地电阻值是否符合要求。接地电阻表又称接地摇表，是测量和检查接地电阻的专用仪器。表4.14 1 000V以下电气设备
接地电阻值 2．接地电阻表的结构原理 接地电阻表主要由手摇交流发电机、电流互感器、检流计和测量电路
等组成，它是利用比较测量原理工作的，结构原理如图4.9所示。图中E为被测的接地电极，P和C分别为电位和电流辅助电极，被测接地电阻R
x位于E和P之间，但不包括辅助电极C的接地电阻Rc。图4.9 接地电阻表的结构原理 交流发电机的输出电流I，经电
流互感器的一次绕组、接地电极E、辅助电极C构成一个闭合回路，在接地电阻Rx上形成的压降为Ux＝IRx，在辅助电极的接地电阻Rc上形
成的压降为Uc＝IRc。 电流互感器的二次绕组电流为KI，其中K为互感器的变流比，该电流在电位器动触点下边的电阻 R
上产生压降为 KIR，当检流计指示为零时，有 IRx＝KIR，由此可得 Rx＝KR，可见，被测接地电极的接地电阻Rx与辅助电
极的接地电阻Rc大小无关。 3．接地电阻表的使用 下面以常用的ZC—8型接地电阻表为例说明其使用方
法。ZC—8型接地电阻表的外形结构及电路如图4.10所示，测量使用步骤如下： （1）连接接地电极和辅助探针 先拆开接
地干线与接地体的连接点，把电位辅助探针和电流辅助探针分别插在距接地体约20m处的地下，两个辅助探针均垂直插入地面下400 mm深，
电位辅助探针应离近一些，两探针之间应保持一定距离，然后用测量导线将它们分别接在P1、C1接线柱上，把接地电极与C2接线柱（相当于图
4.9中的E点）相接。图4.10 ZC—8型接地电阻表的外形及电路 （2）选择量程并调节测量度盘 在对检流计进行机
械调零之后，先将量程开关置于100?挡，缓慢摇动发电机手柄，调节测量度盘，改变可动触点的位置，使检流计指针趋近于零。若测量度盘读数
小于1，应将量程置于较小一挡重新测量。测量时逐渐加快发电机的转速，使之达到120r/min，并调节测量度盘，使检流计指针完全指零。
（3）读取接地电阻数值 当检流计指针完全指零后，即可读数，接地电阻值＝测量度盘读数×量程值。利用ZC—8型接地电阻
测定仪也可以测量一般电阻，此时将 P与C 短接，把被测电阻接在 E 和 P 之间，测量步骤同前。实训内容： 1．插
入探针并连接设备接地体； 2．仪表的接线和量程选择； 3．读取接地体的接地电阻值。 任务5 直流
电桥的测量使用训练任务目标: 1．了解直流单臂和双臂电桥的测量原理； 2．学会直流单臂和双臂电桥的使用方法
； 3．掌握使用直流单臂和双臂电桥测量各种电阻的技能。相关知识： 1．直流单臂电桥 （1）直
流单臂电桥的工作原理 直流单臂电桥又称为惠斯登电桥，其电路原理如图4.11所示。它是由四个电阻连接成一个封闭的环形电路，每个电阻
支路均称为桥臂。电桥的两个顶点a、b端为输入端，接电桥直流电源，另两个顶点c、d端为输出端，接电流检流计（指零仪）。
四个桥臂电阻中，Rx为被测电阻，其他均为标准电阻。测量时接通电桥电源，调节标准电阻，使检流计指示为零，即Ig＝0，此时电桥处于
平衡状态，c、d两点电位相等，即I1Rx＝I4R4，I2R2＝I3R3，当Ig＝0时，有I1＝I2，I3＝I4，可得到Rx/R2＝
R4/R3或RxR3＝R2R4，由此可求得Rx＝R2R4/R3，电桥中R2、R3称为比例桥臂，R4称为比较桥臂。
由于被测电阻是与标准电阻进行比较，而标准电阻的准确度很高，检流计的灵敏度也很高，所以电桥测量电阻的准确度是很高的，一般直流单臂电
桥的准确度等级有0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、1.5八个等级。图4.11 直流单臂电桥原理电路图
（2）直流单臂电桥的使用方法 直流单臂电桥的型号很多，但使用方法基本相同。下面以常用的QJ23型
直流单臂电桥为例，讲述直流单臂电桥的测量使用方法。 QJ23型直流单臂电桥的面板和电路如图4.12所示，其比例桥臂由
8个电阻组成，有七个挡位，分别为×0.001、×0.01、×0.1、×1、×10、×100、×1 000七种比率，由比率盘开关切换
。其比较臂由四组电阻串联组成，第一组为9个1?电阻、第二组为9个10?电阻、第三组为9个100?电阻、第四组为9个1 000?的电
阻，当全部电阻串联时，总电阻值为9?999，由读数盘开关转换。选择不同的比例臂和比较臂的电阻，可测量不同的电阻值。
QJ23型直流单臂电桥可以测量1×10-3～9?999×103?的电阻。其准确度在不同量限内有所不同。由于接线电阻的影响，只有在1
00～99?990?的量限内，其基本误差才不超过±0.2%。 QJ23型直流单臂电桥的测量使用步骤如下：
① 使用前先将检流计锁扣打开，并调节其调零装置使指针指示在零位。 ② 将被测电阻Rx接在测量接线柱上，先估计
一下它的大约数值，选择合适的比率，以保证比较臂上的四组电阻都能用上。 ③ 测量时，应先按电源按钮，再按检流计按钮，然
后调节读数盘，使检流计指示为零，即可读数，被测电阻值＝读数盘数值之和×比率盘比率。 图4.12 QJ23型直流单臂电桥面板及
电路 （3）使用注意事项。 ① 测量完毕，应先打开检流计按钮，再打开电源按钮。特别是被测电阻具有电感时，
一定要遵守上述规则，否则会损坏检流计。 ② 测量结束不再使用时，应将检流计锁扣锁上，以免检流计受震而损坏。
③ 若使用外接电源，应按规定选择电压。若使用外接检流计，也应按规定选择其灵敏度和临界电阻。 2．直流双臂
电桥 直流双臂电桥又称为凯尔文电桥，它是用于测量小电阻的电桥，如测量电流表的分流器电阻、电动机或变压器绕组的电阻，以
及其他不能用单臂直流电桥测量的小电阻。 一般测量时，接线电阻和接触电阻大约为10?4～10?2 ?数量级，如果这
个值与被测电阻值相比已不能忽略，就应使用直流双臂电桥测量。 （1）直流双臂电桥的工作原理 直流双臂电桥的电路原理如图
4.13所示，其中E为电源，Rx为被测电阻，Rx与Rs组成各桥臂，其中Rx和Rs都有两对接头，即电流接头C1、C2和电位接头P1、
P2。电阻值都是指P1、P2之间的值。 测量时接入被测电阻Rx，用一根粗导线R把Rx 和Rs连接起来，与电源组成一
闭合回路，这时Rx和Rs之间的接线电阻和接触电阻都包含在这一支路里了。调节各桥臂电阻，使电桥处于平衡状态，即检流计指示为零，此时不
论R 的大小如何，只要能保证使 R3/R1＝R4/R2，则被测电阻 Rx＝Rs R2/R1，这样就消除了接线电阻和接触电阻对测量结
果的影响。为了保证R3/R1＝R4/R2，在制造时R3与R1、R4与R2都采用两个同轴转换开关同步调节，使之保持比例相等。图4.1
3直流双臂电桥电路原理图 （2）直流双臂电桥的使用方法 直流双臂电桥的型号也很多，但结构原理和使用方
法相同。下面以常用的QJ103型直流双臂电桥为例，说明其结构和使用方法。 QJ103型直流双臂电桥的面板和电路如图
4.14所示。其测量范围为0.001～11，基本误差为±2%，电路中用12个电阻组成比率桥臂，相当于图4.13中的R1、R2、R3
和R4。共分为五挡，分别为×0.01、×0.1、×1、×10、×100五种比率。 QJ103型直流双臂电桥的比较电阻（即相当于图4.13中的Rs，图4.14（a）中未标出）采用滑线电阻结构，其阻值可在0.01～0.11?之间调节，测量时可根据转盘位置，直接从面板刻度上读数。图4.14 QJ103型直流双臂电桥面板和电路 QJ103型双臂电桥的测量使用步骤如下： ① 先将被测电阻的电流接头和电位接头分别与接线柱Cl、C2和P1、P2连接，其连接导线应尽量短而粗，以减小接触电阻。 ② 根据被测电阻范围，选择适当的比率挡，然后接通电源和检流计。 ③ 调节读数盘，使检流计指示为零，则电桥处于平衡状态。即可读取被测电阻值。被测电阻值Rx＝读数盘的数值×比率盘的比率。 （3）使用注意事项。 ① 被测电阻的每一端须有两个接头线，电位接头应比电流接头更靠近电阻本身，且两对接头线不能绞在一起。 ② 测量时，接线头要除尽污物并要接紧，尽量减少接触电阻，以提高测量准确度。 ③ 直流双臂电桥的工作电流很大，如使用电池测量时操作速度要快，以免耗电过多。测量结束后，应立即切断电源。实训内容： 1．用单臂电桥测量多种不同阻值的电阻。 2．用双臂电桥测量绕组线圈的直流电阻。 思考题： 1．按被测量分类，电工仪表有哪几种? 2．按工作原理分类，电工仪表有哪几种? 3．如何选择电工仪表的类型和量程？ 4．使用万用指针式表测电阻时应注意哪些事项? 5．简述兆欧表的使用方法和注意事项。 6．简述接地电阻表的使用方法和注意事项。 7．简述直流单臂电桥的使用方法。 8．使用直流单臂电桥时应注意哪些事项? 9．简述直流双臂电桥的使用方法。 10．使用直流双臂电桥时应注意哪些事项? |
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