万能比例臂电桥检定规程Verification Regulation of the Universal Ratio Bridge 本检定规程经国家计量局于 1987年 3月9日批准，并自 1988年1月9 日起施行归口单位：中国测试技术研究院 起草单位：中国测试技术研究院 本规程技术条文由起草单位负责解释本规程主要起草人： 崔广英（中国测试技术研究院）万能比例臂电桥检定规程 本规程适用于新生产、使用中和修理后的直流电阻型万能比例臂电桥（以下简儿万能比例臂电桥）的检定一 概述 万能比例臂电桥是一个比例臂的比例值以测量盘最小步进值任意改变的电桥 被测电阻与标准电阻的比值可由万能比例臂电桥准确地确定，用来进行非十进电阻、电阻箱和电位差计等直流电阻 及电阻比的测量万能比例臂电桥的原理线路如图 1所示1DXU. lflio m om科 10x0-001图 1 万能比例臂电桥原理线路图I、II、III、IV、V、W-测量盘；ii'、iir、iv'、v'、w‘ -补偿盘；Rx披测电阻；RN-标准电阻；Ra、Rb-附加电阻；K-选择开关；B-电源端钮万能比例臂电桥的比例臂相当于一个刻度很细、总阻恒定的滑线电阻，其滑动触点的两边电阻组成万能比例臂的两 个比例电阻，左边称为测量盘，右边称为补偿盘。
被测电阻 RX 按下式计算：式中：Rl、R2、R3和R4-选择开关分别在1、2、3和4位置时，万能比例臂电桥的平衡示值*二 技术要求1 外观及标志1.1 万能比例臂电桥的铭牌或外壳上应标明：1.1.1 产品名称，型号和出厂编号；1.1.2 制造单位或商标；1.1.3 有效量程和等级指数；1.1.4 标准温度和标称使用温度范围；1.1.5 试验电压；1.1.6 使用位置（无位置符号表示该电桥可在任意位置使用）1.2 万能比例臂电桥面板上的开关和接线端钮应标明功能和符号2 万能比例臂电桥的等级指数、标准温度和相对湿度范围，标称使用温度和相对湿度范围应符合表 1 的规定电桥平衡是指电桥电源在正反向电流时，检流计指在同一标尺位置，即虚零位法，下同3 万能比例臂电桥在标称使用温度和相对湿度范围内，由标准条件到标称使用条件引起的允许变差不应超过表 1 的 规定4 万能比例臂电桥测量盘的基本误差和总阻变差的综合误差不应超过相应等级指数表1数 指 级0学法记 科标度) 温(苗%许差 允变许差 允变Ot—r XO .&一44L 土 2%O2O2l/i■DIXID2 ± O2O1*«O2505-oIX5]±26 O43 ± O 2%O2*允许变差以允许基本误差的百分数表示。
5万能比例臂电桥在测量电阻时，应在组成电桥的另两臂中设有两组附加电阻，其阻值为：104Q、103Q、102Q、 10Q 和 1Q6 在标称使用条件下，万能比例臂电桥的线路和与线路无电气连接的任意导电部件之间的绝缘电阻不应小于 5MQ 任何一个端钮和外壳或大地连接后所造成的变差都不应超过基本误差的 1/107万能比例臂电桥线路与外壳或与线路上无电气连接的任意导电部件之间应能承受频率为45〜65Hz的实际正弦交 流电压500V±10%，历时1min的耐压试验三 检定条件8 检定万能比例臂电桥测量盘基本误差时，应在表 1 规定的标准温度和相对湿度下进行9 万能比例臂电桥线路绝缘电阻的测量和电压的试验，应在表 1 规定的标称使用温度和相对湿度下进行10 检定万能比例臂电桥基本误差的总不确定度应不超过被检万能比例臂电桥等级指数的 1/310.1 检定装置中，测量仪器引起的误差不应超过被检万能比例臂电桥等级指数的 1/1010.2 检定装置中，检流计灵敏度不够而引起的误差不应超过被检万能比例臂电桥等级指数的 1/1010.3 检定装置中，其他原因、包括开关的热电势变差，接触电阻变差等）引起的误差不应超过被检万能比例臂电桥等 级指数的 1/10。
10.4 在保证检定总不确定条件下，允许采用其他误差分配方法进行检定11 测定绝缘电阻的仪器，测量误差应小于 30%12电压试验所用的高压试验台，应有足够的输出容量（大于0.25kVA）且电压能连续调节四 检定项目13 万能比例臂电桥的检定项目，应按表2的规定进行表2定类型检宦项百=出厂时修理后周期检定外观及线路++绝嫌电阻+电压试验++基本谍差4-++注：表中“+”表示应检定，“-”表示可不检定五 检定方法14 外观检查 万能比例臂电桥铭牌或外壳上的标志应符合技术要求 对新生产的万能比例臂电桥，要求完好无损对使用中的和修理后的万能比例臂电桥，如发现有严重影响电桥计量 性能的缺欠时，应在修复后再进行检定15 线路检查用万用表的欧姆档检查万能比例臂电桥线路，如发现有不正常时，应查明原因，修复后再进行检定16 绝缘电阻的测量与试验16.1 用高阻计或绝缘电阻测量仪进行测量，如发现绝缘电阻不能满足要求时，应查明原因，修复后再进行检定16.2 绝缘电阻的试验：将被检万能比例臂电桥外壳接地（如果电桥外壳是由绝缘材料制成，则将电桥放在金属板上， 金属板再接地）在电桥的被测端上接电桥有效量程的测量上限，标准端和被测端应具有同标称值的电阻，选择开关 置于2或3,调节万能比例臂电桥测量盘使其平衡（检流计的灵敏度应不低于lmm/a/10Rx）,然后将接地端的另一引 出线分别接到各接线端端钮，观察检流计的偏转，若对所有端钮进行试验后，检流计的偏转格数代表的误差不应大 于相应电桥等级指数的 1/10,则认为该电桥绝缘电阻试验合格。
17 电压的试验把被检万能比例臂电桥线路的所有端钮用裸铜线连接起来,接到高压试验台的输出端,另一端接到测试用的参考接 地端，试验电压以lOOV/s速率平稳地上升至所规定的电压，经历时lmin的耐压试验，无击穿或无飞弧现象，则认 为电压试验合格,否则为不合格,然后将电压平稳地降到零18 万能比例臂电桥基本误差的检定万能比例臂电桥的基本误差包括两项：一是测量盘的线性度误差包（括相邻盘的“ 10： 1 ”比值误差），二是补偿盘补 偿的不完善引起的总阻变差18.1 测量盘线性度误差的检定18.1.1 采用度盘单位进行万能比例臂电桥测量盘线性度误差的检定万能比例臂电桥是一种比例仪器，是一个无单位量纲的比例量，在测量盘线性度误差的检定中可任选择一个测量单 位，本规程选择万能比例臂电桥最高测量盘平均步进值的 1/100作为单位，即第一盘二十个步进值总和的 1/2000， 这个值称为“度盘单位”，用这个度盘单位进行万能比例臂电桥测量盘线性度误差的检定是很合适的18.1.2 测量盘线性度误差的检定方法可分为两种：一种是十进盘替代法，一种是整体检定法根据被检万能比例臂 电桥的等级指数，按表 3 的规定选择检定方法。
表3等皴指數(*)检 定 方 法0.001醸 律 检 定 苗雜体捡定法期十进盘替代法整依检定袪或十进盘替代法(1)整体检定法用电流比较仪电位差计整体检定万能比例臂电桥的基本误差既准确又迅速，又把测量盘线性度误差和补偿误差(总阻 变差)合二为一的误差综合测量方法，可谓是一种理想的检定方法图2 是电流比较仪电位差计整体检定万能比例臂 电桥的原理线路图i 标准化步骤a按图3将被检万能比例臂电桥接入线路预置RS=43Q，使I3=lmA调节电流比较仪电位差计为正常工作状态b将万能比例臂电桥第一测量盘的示值置20,其余盘置零电流比较仪电位差计在X1量程上把第一盘也置20,其 余盘置零，调节 Rs 使电流比较仪电位差计平衡c 将电流比较仪电位差计和万能比例臂电桥的示值都退回到零，用电流比较仪电位差计测量万能比例臂电桥测量盘 的零位电压图 2 电流比较仪电位差计整体检定万能比例臂电桥的原理线路图Rs-分流电阻；11- 初级电流；12- 次级电流；13- 流过万能比例臂电桥的电流d 再将万能比例臂电桥第一盘示值置 20，其余盘为零电流比较仪电位差计第一盘示值置20，其余盘示值不变，调 节电流比较仪电位差计次级校正盘使其平衡。
e 重复 c、d 步骤，直至两个电压差为 2V 为止ii 检定a 用已经标准化的电流比较仪电位差计，逐盘逐档的测量万能比例臂电桥测量盘的全部示值，每一盘均由零起始直 至最大示值，每盘测完之后返回到零，记录每次平衡时的示值为 Ujib 万能比例臂电桥每一测量盘的示值更正值 (以度盘单位表示)等于用已经标准化的电流比较仪电位差计测得的每一 测量盘平衡示值减去每一测量盘的零位示值和每一测量盘的标称示值，即：皆U—人⑵式中：Cji-第j个测量盘第i个示值的更正值；Uji-第j个测量盘第i个示值在电流比较仪电位差计上测得的平衡示值；UjiH-第j个测量盘第i个示值的标称值；Uj0-第j个测量盘零位示值时在电流比较仪电位差计上测得的平衡示值c 在检定过程中，应随时检查电流比较仪电位差计的工作电流变化情况，如变化引起的误差不超过被检万能比例臂 电桥等级指数的 1/10 为合格，否则重新标准化2)十进盘替代法i 十进盘替代法原理用后一盘的十个步进值电阻同前一盘的每一个步进值电阻在电桥装置上作替代比较，最后一个十进盘的每一个步进 值电阻由检流计的偏格来确定，只要第二盘十个步进值电阻取第一盘总电阻值的 1/20，则整个测量盘步进值的实际 值以度盘单位表示就可以通过计算得到。
ii 十进盘替代法检定线路十进盘替代法检定万能比例臂电桥原理线路如图 3 所示iii 检定步骤a 按图 3 接好线路，选择电桥各臂参数：RB=RC=103Q，RA=RX=2121.66Q，ZX54 置 2111.11Q，ZX35 置 “555”， QJ33 所有测量盘置零万能比例聞电桥b 接通电源，调节 RA 使电桥平衡c将QJ33第一盘置于1,其余盘置零，ZX54 X100Q盘示值退1,其余盘不动，调节ZX35使电桥平衡，记录ZX35 各盘的示值（对检定第一盘应内插一位）为CT1图3十进盘替代法检定万能比例臂电桥原理线路图RA-比较臂电阻;RB、RC-比例臂电阻；RX-被测臂电阻；ZX54-辅助电阻箱；ZX35或QJ25-微调电阻箱；QJ33-万能比例臂电桥；K- 电流换向开关；B-直流电源；G-检流计d ZX54保持不变，QJ33第一盘示值退回到零，第二盘示值由零进到10，调节ZX35使电桥平衡，记录ZX35各盘的 示值为 bT1 步骤c和d实现了 QJ33第一盘第1个步进电阻值RT1与第二盘十个步进电阻值 折比较，其差值为：e将QJ33第一盘进到2,第二盘退回到零，ZX54 X 100Q盘示值再退1,其余盘不动，调节ZX35使电桥平衡，记 录 ZX35 各盘示值为 a2。
f ZX54保持不变，QJ33第一盘示值退回到1,第二盘示值由零进到10，调节ZX35使电桥平衡，记录ZX35各盘示 值为 b2步骤e和f实现了 QJ33第一盘第2个步进电阻RT2与第二务十个步进电阻值 的比较，其差值厶T2为：纹二或出二£阳丰纣依此类同,可得到:1D 10 -.M二R； 一另阳=即一叮或R；=<3)式中：△ Ti-第一盘第i个步进电阻值与第二盘十个步进电阻值的差值；RTi-第一盘第i个步进电阻值；-第二盘十个步进电阻值同理，对于其他盘有：TO IP△“酬一工；出晖-“或出三严+勺(4)式中：△ ji-第j盘第i个步进电阻值与第j+i盘十个步进电阻值的差值；Rji-第j盘第i个步进电阻值；-第 j+1 盘十个步进电阻值g QJ33 最后一盘可采用检流计偏格法进行检定，即变化 QJ33 最后一盘的全部示值，使其检流计偏转 100格，记录 每一步进电阻值变化时检流计的偏转格数ai，最后一盘每一步进电阻值Rei为：n也需刁戍⑸式中：Rei-最后一盘第i个步进电阻值；-最后一盘十个步进电阻值iv 以度盘单位表示各测量盘的计算公式假定 以度盘单位表示为已知，则各测量盘以度盘单位表示的步进累加值分别为：如果第六盘为最后一盘，则有：根据本规程18.1.1的规定，取第一盘 20个步进值总和的 1/2000作为度盘单位，由式(6)有：假定金T辛硏二i(度盘单位)则上式有：将式(12)代入式(6)〜(11)就可分别得到以度盘单位表示的各测量盘步进累加值的计算公式。
18.2 总阻变差的测量18.2.1 用电流比较仪电位差计进行整体检定万能比例臂电桥，不需要测量总阻变差18.2.2 用十进盘替代法检定万能比例臂电桥，需要测量总阻变差1)测量总阻变差的线路万能比例臂电桥的总阻变差主要是由补偿盘电阻补偿的不完善所引起，测量盘的第一盘不影响总阻的变化，为提高 检定总阻变差线路的灵敏度，应将其短路图 4 为测量总阻变差的线路图图 4 测量总阻变差的线路图(2)测量步骤a按图4接好线路，选择RA=11111Q , RB=1X1O4Q , RC=1 X 102Q , QJ33全部示值置零b接通电桥电源，调节RA使电桥平衡，(检流计灵敏度不低于10-6/1mm),记录RA的示值，逐盘逐档测量每一步 进值的电阻，找出第一盘出现的最大和最小电阻的示值，在示值上打个标记c把每个测量盘放在出现最大电阻时的示值，调节RA使电桥平衡，记录RA的平衡示值，这是最大出现的电阻d把每个测量盘放在出现最上电阻时的示值，调节RA使电桥平衡，记录RA的平衡示值，这是最小出现的电阻e 最大出现的电阻与最小出现的电阻之差，就是总阻出现的最大变差f 总阻变差会使万能比例臂电桥测量时引起误差，最大可能出现的误差用总阻变差与总阻的比值来表示。
19 在保证检定总不确定度的条件下，允许用本规程以外的其他方法进行检定，如出现有争议时，应以本规程方法为 准六 检定结果的处理和检定周期20万能比例臂电桥测量盘线性度的极限误差Clim按下式计算：式中: -每一盘步进电阻值最大算术值误差之和；-每一盘步进电阻值最小算术误差之和21 测量盘线性度的检定数据按相应等级指数的 1/10进行化整，在计算时采用四舍五入及偶数法则22 万能比例臂电桥检定合格与不合格，一律以化整后的测量盘线性度极限误差与补偿盘总阻变差之和来判断，凡满 足基本误差要求的为检定合格，否则为检定不合格23 检定合格的万能比例臂电桥发给检定证书，检定不合格的发给检定结果通知书，并注明不合格的原因24 检定不合格的万能比例臂电桥，允许降级使用，在降到下一级时，各项技术指标也需符合该等级的要求，给出该 等级的检定证书，并注明降为何级使用25 初次送检的（包括缺少上一次检定证书或修理后的）万能比例臂电桥，经检定合格的发给检定证书，但不予定级， 在证书上应注明年稳定性未经考查，暂不定级26. 检定证书或检定结果通知书上应注明检定时的温度，相对湿度和检定的不确定度27. 检定周期一般不得超过一年。