数显直流双臂电桥的主要组成部分

数显直流双臂电桥的主要组成部分

数显直流双臂电桥是一种用于J确测量低电阻（通常 10⁻⁶Ω~10²Ω）的仪器，其核心结构结合了传统双臂电桥的测量原理与数字显示技术。以下是其主要组成部分及功能的详细介绍：

一、测量电路系统

1、双臂电桥核心桥体

1.1原理：基于开尔文双臂电桥结构，通过四端测量法（电流端和电压端分离）X除引线电阻和接触电阻的影响，适用于 1Ω 以下低电阻测量。1.2组成：（1）比率臂电阻：由高精度电阻网络组成（如 10⁻³、10⁻²、10⁻¹、1、10、100 倍比率），用于设定测量量程和比例关系。（2）测量臂电阻：可调精密电阻，通过与被测电阻对比实现阻值计算。（3）跨线电阻补偿：在桥体内部设计补偿电路，抵消电流端引线电阻的影响。

2、恒流源电路

2.1功能：为电桥提供稳定的直流激励电流（如 1mA、10mA、1A 等），确保测量时电流恒定，避免因电流波动导致误差。2.2特性：电流精度≥0.01%，纹波≤0.001%，温度系数≤±5ppm/℃。

3、电压采样电路

3.1作用：采集被测电阻两端的电压信号（通常为 μV 级），通过高输入阻抗放大器（输入阻抗≥10⁹Ω）减少分流误差。3.2关键器件：低噪声运算放大器（如 OP27）、高精度差分放大器，确保电压测量分辨率达 1μV 以下。

二、数字处理与显示单元

1、A/D 转换模块

1.1功能：将电压采样电路输出的模拟信号转换为数字信号，是数显电桥精度的核心部件。

1.2技术参数：（1）分辨率：通常采用 24 位 Σ-Δ 型 ADC（如 ADS1256），对应测量分辨率达 1μΩ（1Ω 量程下）。（2）采样速率：10~100 次 / 秒，兼顾精度与响应速度。

2、微处理器（MCU）

2.1作用：处理数字信号，执行电阻计算（R=U/I）、量程自动切换、误差补偿及数据存储等功能。2.2典型型号：ARM Cortex-M3/M4 系列（如 STM32F4）或高性能单片机，运算速度≥100MHz，内置浮点运算单元（FPU）。

3、显示模块

3.1类型：（1）LCD 液晶屏：常见段码式或图形点阵式，显示内容包括测量值、量程、单位（Ω、mΩ、μΩ）、电池电量等。（2）LED 数码管：部分经济型电桥采用，显示清晰但信息量较少。3.2显示精度：≤±1 个字，刷新频率≥2 次 / 秒。

三、电源与供电系统

1、供电方式

1.1直流电源适配器：输入 AC 220V/110V，输出稳定 DC 电压（如 9V、12V），纹波≤10mV。1.2电池供电：常用锂电池（如 18650）或干电池（AA/AaA），支持低电量提醒，连续工作时间≥8 小时。

2、电源管理电路

2.1功能：稳压、滤波、低功耗控制（如自动休眠功能，闲置 5 分钟后进入待机模式，功耗≤0.1W）。2.2关键器件：DC-DC 转换器（如 LM2576）、LDO 稳压器（如 TPS7350），确保电源波动 ±10% 内不影响测量精度。

四、接口与通信模块

1、测量端子

1.1四端接口：（1）电流端（C1、C2）：连接被测电阻的电流回路，通常为粗线端子，承载较大电流（如 1A）。（2）电压端（P1、P2）：连接被测电阻的电压采样点，为细线端子，要求接触电阻≤10⁻⁶Ω。1.2接口类型：香蕉插头、开尔文夹（适用于微小电阻）或测试夹具（如四端探针台）。

2、通信接口（可选）

2.1RS232/RS485：用于连接计算机，传输测量数据（波特率≥9600bps）。2.2UsB 接口：支持 U 盘存储数据或固件升级，符合 UsB 2.0 标准。2.3蓝牙 / WiFi（G端型号）：无线传输数据至移动端 APP，实现远程监控。

五、外壳与结构组件

1、外壳材质

1.1工程塑料：阻燃 ABS 或 PC 材料，符合 GB 4793.1 的防火等级要求，绝缘电阻≥100MΩ。1.2金属外壳：G端型号采用铝合金或不锈钢，屏蔽电磁干扰，防护等级≥IP54。

2、内部结构设计

2.1屏蔽层：在电路板和关键元件周围设置铜箔屏蔽层，接地后抑制电磁干扰（EMI）。2.2散热设计：恒流源等发热元件配备散热片，确保内部温度≤50℃（环境温度 25℃时）。

3、操作部件

3.1按键：量程切换键、清零键、单位切换键、校准键等，采用F水轻触开关，寿命≥10 万次。3.2旋钮：部分型号保留手动量程旋钮，刻度精度≤0.5%。

六、校准与辅助功能模块

1、校准电路

1.1标准电阻：内置高精度标准电阻（如 10mΩ、100mΩ、1Ω，精度≥0.001%），用于零点校准和满度校准。1.2自校准功能：通过 MCU 控制校准电阻切换，实现一键校准，减少人工操作误差。

2、辅助功能

2.1数据保持：锁定当前测量值，便于记录。2.2Z大值 / Z小值监测：实时显示测量过程中的极值，适用于动态电阻测试。2.3温度补偿：部分型号支持温度系数设置（如 0.001%/℃），自动修正温度对电阻的影响。

七、A全保护组件

1、过流保护：电流超过额定值（如 1.2 倍）时，快速切断恒流源，保护被测元件和电桥本身。

2、过压保护：电压输入端设置 TVS 二极管，防止反接或浪涌电压（如静电）损坏电路。

3、接地保护：外壳接地端子连接大地，确保操作人员A全，符合 GB 4793.1 要求。

总结：各部分协同工作流程

1、恒流源向被测电阻施加稳定电流，电压采样电路采集电压信号；

2、A/D 转换模块将模拟信号数字化，MCU计算电阻值（R=U/I）并补偿误差；

3、结果通过显示模块输出，同时可通过通信接口传输数据；

4、电源系统为各模块供电，A全保护组件确保设备可靠运行。

这些组成部分通过精密设计和协同工作，使数显直流双臂电桥实现低电阻的高精度测量，广泛应用于电子、电机、材料等领域的电阻检测。要想了解更多产品详细内容，可随时联系河北天棋星子检测设备有限公司工作人员。