什么是开尔文双桥及其工作原理

桥接器是一种由三个分支组成的电路，这些分支连接在一个公共点上，并且存在的中间桥接可以调节。它们主要用于电气实验室测量各种参数以及滤波、线性和非线性等应用。电桥分为两种类型，如惠斯通电桥、开尔文双桥、兆欧姆电桥和电感、电容、频率等交流电桥。对于测量1欧姆这样的小电阻值，我们可以使用欧姆表或惠斯登电桥，但在电阻值小于1欧姆的情况下，很难测量。因此，我们将较低值的未知电阻器、2个精密电阻器和一个高电流安培计分流，形成四端电阻器，电流在电路中流动，然后可以使用电流计测量电阻器两端的电压降，电流计加在一起是一个称为开尔文桥的四端电阻器。

什么是开尔文双桥？

定义：开氏电桥或开氏双桥是惠斯通电桥的改进版，可以高精度测量1至0.00001欧姆之间的电阻值。它之所以被命名，是因为它使用了另一组比例臂和电流计来测量未知的电阻值。开尔文双桥的基本操作可以从开尔文大桥的基本施工和操作中理解。

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开尔文电桥原理

惠斯登电桥用于测量等于或大于1–欧姆的电阻，但如果我们想测量低于1–欧姆以下的电阻，这会变得困难，因为连接到电流计的引线将器件的电阻与引线的电阻相加，导致电阻实际值的测量发生变化。因此，为了克服这个问题，我们可以使用一种称为凯尔文桥的改良桥。

寻找未知电阻值的推导

开尔文电桥的电阻为“r”，它将“r”（未知电阻器）连接到标准电阻器“S”。电阻值可以在电流计中查看（从“m到n”）。如果电流计中的指针显示为“m”。这意味着电阻值较小，如果指针显示在“n”，则表示电阻值较高。因此，通过将电流计连接到“m和n”，我们在开尔文电桥中选择了另一个中间点“d”，如图所示

电阻值可计算如下

r1/r2=P/Q…………（1）

R+r1=（P/Q）*（S+r2）

从1开始

r 1/（r1+r2）=P/（P+Q）

r1=[P/（P+Q）].r

我们知道r1+r2=r

r2=[Q/（P+Q）].r

R+[P/（P+Q）]*R=P/Q[S+（Q/（P+Q）*R）]

R=（P/Q）*S…………。(2)

从上面的方程中，我们可以说，通过在“d”点连接电流计，对实际电阻值的测量不会产生影响，但这个过程的唯一缺点是很难实现，因此我们使用开尔文双桥来获得准确的低电阻值。

开尔文双桥电路图

开尔文双桥的结构类似于小麦石桥，但唯一的区别是它由两个臂“P&Q”和“P&Q“组成，其中臂“P&Q”在“d”处连接到电流计的一端，“P&Q）在“b”处连接至电流计另一端。这种连接最大限度地减少了连接导线和未知电阻器R的影响&标准电阻器S位于“m和n”以及“a和c”之间。

起源

比值p/q＝p/q，

在平衡条件下，电流计中的电流=0

a和b处的电位差=Eamd之间的电压降。

Eab=[P/P+Q]Eac

Eac=I[R+S+[（p+q）R]/[p+q+R]]…………（3）

Eamd=I[R+（p/（p+q））*{（p+p）R/（p+c+R）}]

Eac=I[p r/（p+q+r）]…………（4）

当电流计显示为零时

(P/P+Q）*I[R+（P/（P+Q））*{（P+P）R/（P+c+R）}]=I[pr/（P+Q+R）]

R=（P/R）*S+P R/（P+q+R）[（P/q）-（P/q）]

我们知道P/Q=P/Q

R=（P/Q）*S……。(5)

为了获得完美的结果，应保持臂比相等，并且可以通过改变连接的极性来减少读取时在电桥中感应的热电电磁场。因此，可以从这两个臂获得未知的电阻值。通常，它的测量值为1–0.00001欧姆，精度为±0.05%至±0.2%，为了实现灵敏度，要提供的电流应该很大。

优势

优点是

• 它可以测量0.1µA到1.0 A范围内的电阻值。
• 功耗更低
• 结构简单
• 灵敏度很高。

缺点

缺点是

• 为了知道电桥是否平衡，使用了灵敏的电流计。
• 为了获得器件的良好灵敏度，需要高电流。
• 需要时应定期进行手动调整。

应用

Kelvin双桥的应用是

• 它用于测量导线的未知电阻。

常见问题解答

1). 不同类型的桥梁有哪些？

电桥通常分为两种类型，即直流电桥（惠斯通电桥、开尔文双桥、兆欧姆电桥）和交流电桥（电感、电容、频率）。

2). 为什么使用开尔文双桥？

开尔文电桥是惠斯通电桥的一种改进形式，用于测量1至0.00001欧姆范围内的较低电阻值。

3). 为什么开尔文双桥用于测量低电阻？

当测量低电阻值时，接触电阻和引线电阻会导致读数出现显著误差，因此为了克服这一误差，使用了开尔文双桥。

4). 惠斯通电桥和开尔文电桥有什么区别？

惠斯通电桥通过平衡电路来测量大于或等于1–欧姆的电阻，而开尔文电桥是惠斯通的改良形式，用于测量1至0.00001欧姆范围内的较低电阻值。

5). 当电桥平衡时，有多少电流流过电流计？

当电桥平衡时，“0”零电流流过电桥。

6). 凯尔文电桥中负载和接触电阻的影响是什么？

开尔文电桥中没有负载和接触电阻的影响，因为电桥与负载和接触阻抗无关。

7). 开尔文双桥的精度是多少？

未知电阻值可以从开尔文双桥的两臂获得，通常测量值为1-0.00001欧姆，精度为±0.05%至±0.2%。

电桥是一种电路，在Labourites中用于测量各种参数。它们通常分为两种类型，即直流（惠斯通电桥、开尔文双桥、兆欧姆电桥）和交流电桥（电感、电容、频率）。本文概述了开尔文电桥，开尔文电桥或开尔文电桥是惠斯通电桥的一个改进版本，它可以测量1到0.00001欧姆之间的电阻值，精度为±0.05%到±0.2%。这种电桥的主要优点是它可以测量甚至很小的电阻值。