【中華百科全書●工學●交流電橋】

楊籍富

【中華百科全書●工學●交流電橋】

 

電橋電路被廣泛地用於電阻、電容、電感、阻抗、頻率，以及其他電路參數之測定，其主要特點為具較高之測定準確度，而高準確度肇因於測未知零件之數值時，係和標準元件比較之結果，故不受其輸出之零位指示器（NullIndicator）之特性所影響。

 

電橋電路較被熟悉者為惠斯登電橋。

 

初始惠斯登電橋僅用於直流測定電阻，西元一八九一年，韋恩（MaxWien）將其由直流改為交流，並奠定交流電橋之基本原理，及發表若干交流電橋網路。

 

最基本的交流網路如圖（圖1）所示，和直流電橋最大之不同在它使用交流電源，四個阻抗臂與偵測器構成主要部分。

 

測量時可經由調整一阻抗臂或交互調兩阻抗臂，求得平衡。

 

平衡時，偵測器兩端之電位應相等，故偵測器內無法通電，我們以偵測器之有無通電，獲知測量結果。

 

平衡之條件為：A點和C點之電位，其大小不但要相等，而且相位亦要相等，否則即不能平衡。

 

若以Z1,Z2,Z3,Z4表電橋各阻抗臂之阻抗，平衡時：i1Z1i2Z2.................................................................................................（1）設交流電源之輸出為e，在平衡時：（方程式1）.................................................................................................（2）以（2）代入（1）並簡化：Z1Z4=Z2Z3或（方程式2）................................................................................（3）因式中Z1,Z2,Z3,Z4皆為電阻和電抗組成之複數形態，我們以∣Z∣表其大小，θ表其相角，則（3）式可寫為：∣Z021Z4∣∠θ1＋θ4=∣Z2,Z3∣∠θ2 θ3或（方程式3）...................（4）由上式要成立之條件，亦即電橋平衡之條件為：（方程式4）.................................................................................................（5）依照此種關係，四電橋臂之阻抗不論其為純電阻性、電容性或電感性，只要滿足（5）式之條件，即可由三已知臂測知其他一未知臂之阻抗。

 

故誠如本節開頭所言，交流電橋可應用於種種不同之測量，例如電阻與電阻之比較，電容與電容之比較，電感與電感之比較，以及電容與電感之相互比較，因而構成種類繁多、應用目的不同之電橋，茲較重要的簡列如後表：（圖2）。

 

商用交流電橋都以萬用電橋（UniversalBridge）出現，萬用電橋之內部結構係由惠斯登、海氏、馬克士威和靜電容量比較電橋組合而成。

 

使用時，視所測零件類別，分別調選之。

 

其工作信號有內部和外加（External）兩種。

 

內部信號係用一韋恩振盪電路（如表）振盪出1KHZ信號，以供應用。

 

外加信號則可加400HZ或20KHZ，視需用而定。

 

測零件高頻特性，通常以Q值表為之。

 

現交流電橋漸由函數電路組成之數字式RLC電橋取代。

 

（薛貴隆）

 

引用：http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=10280