电桥的准动度、误差和防护问题

当指零仪共有足够灵敏度时，电桥的准确度主要取决于桥臂元件的基本误差(即标准量具的基本误差)。这些误差与设计的元件结沟和制造工艺等有关。由于存在着各种干扰因素，电桥的实际准确度往往低于各元件组合后应有的准确度。例如，杂散电场、磁场和寄生的容性及阻性漏电流等。采取适当的防护措施后仍然可能存在少量干扰因素，因而使得电桥准确度低于元件组合后应有的准确度。在额定工作的条件下(一定的量限范围内，电源电压数值和稳定度、频率、波形以及周围环境温度等符合额定工作条件的要求)，电桥的准确度是确定的。
    电桥的准确度表示法，目前尚未*统一。直流电桥山于使用单一性质的电阻元件，准确度表示较为简单，通常采用准确度来表示.它表示某一量限范围内测量洁果的误差限。交流电桥一般可按备档从限值的百分率再附加一位尾数来表示。例如，某种电桥测电容值，在40—2 x 10pF范围内其基本误差为土(0.5%十5 PF)。每一档虽限的准确度不一定相同，因此，测量时应根据被测量的数值范围选择适当的倍率和量限使测量误差尽可能小些。
    目前交流电桥的技术说明书中，有的用基本误差表示准确度，也有用准确度或度等来表示侧量结果的准确度，其含义基本本相近.
    下面介绍交流电桥的防护间题，这对于设计、制造和使用者都是一个重要的问题。防护方法和措施将涉及列交流电价的线路设计、工艺结构布置以及实际使用的注意事项。因此必须从原理和方法上加以理解和掌握。下面分几个方面分别加以说明。
    (1)交流电桥的干扰特点和各种干扰因素
    在经典电桥中，交流电桥与直流电桥在结构上主要区别，是在一般情况下组成桥臂的元件性质不同。直流电桥的桥臂元件是电限，而交流电桥的桥臂除电阻外，还有电感、电容等元件。另一个重要的区别是受干扰的特点不同。由于结构和工作原理的差异，两种电桥受干扰具有如下的特点:1)干扰的数量级不同—直流电桥的各部件泄漏电流(或称寄生漏电流)主要是电阻性的传导电流(途径是绝缘支架)，由于一般工作电压较低而由绝缘不良所引起的阻性传导电流数量级小。其它由于接触和温差
电势以及外界内部各种恒定电磁场对电桥也影响较小。而交流电桥的泄漏电流除来自阻性传导电流外，尚有来自内部或外界空间交变电场所引起的容性泄漏电流和交变磁场所引起的感应耦合电势或电流。对于容性泄漏和感性耦合的干扰，其数量级远远大于阻性泄漏干扰。例如，当频率在1kHz时通常的容性泄漏比阻性泄漏能大三到四个数量级，2)千扰的方式不同—直流电桥所受的干扰主要是定向的和静止的，而交流电桥所受的干扰则是非定向的和变化的，且多半来自空间干扰。
    交流电桥的干扰因素很多，一般可分内两类:1)内部因素—元件与元件问的容性泄漏，元件对地的容性泄漏,，元件与元件间的互感耦合，元件和线路间(包括被测对象、指零仪和电源等)的容性泄漏和感性耦合。2)外部因素—元件和线路对周围物体(包括实验者的身体)的容性泄漏，这都可归结到对地电容泄漏，外部电流回路对元件和线路的电感性耦合，外界其它杂散交变电场、磁场或电磁场等。除以上各种干扰因素之外，尚有潜入电源的各种非工作信号和由非线性元件(如铁心)所引起的畸变成分等，某些指零仪的放大器非线性会产生交叉调制现象，诸如此类对电桥直接或间接地起着干扰用。
    各种干扰因素所带来的后果是:1)](接改变桥臂参数，从而改变平衡条件，这样电桥只能达混有寄生参数所引起附加误差的表面上平衡，因此所得的读数并非是比有的真实读数，2)有时某些寄生参数随周围环境或操作条件的变化，偶然因素也会使寄生效应不稳定，因此测 结果不易稳定，3)在寄生参数影响严重的情况下可能导致电桥无法达到平衡；4)某些高电压工作的电桥，寄生漏电流的干扰将对仪器和操作者产生危险。
    (2)交流电桥的寄生参数
    交流电桥的各桥臂元件、指零仪和电源等部件工作时，工作电流将在它们的周围空间或多或少地产生交变磁场，元件、部件端点或绕组层间(对于电感等)，板间(对于电容)以及元件对地之间将具有电位差，从而在周困空间相应地出现交变电场和泄漏电流。这些因素使得元件形成附加的电感、电容和一定数量的泄漏电限，如图2-21所示。在大多数场合下，这些附加的寄生参数中，电容效应般为明显，尤其在频率较高的情况下更为显著。故我们将着重讨沦寄生电容参数。
                    
    一般情况下寄生电容大小是随导体间空间距离、位置而变化，而且往往是不稳定的。因此，必须采取相应的防护措施来消除其影响或将它们稳定下来，以便在测量结果中扣除。以对地的寄生电容为例来讨论它们的情况，图2-22所示是用集中参致等效地表示寄生电容(虚线相连部分)，这样便于定性地分析和采取防护对策。
                
    (3)交流电桥受干扰的表观检查法
    一般交流电桥的结构已基本上考虑了防护措施，尤其是精密交流电桥。似使用者尚需根据使用注意事项做到心中有数。例如:检查接地是否可靠，对于外接指零仪成电源应检查它们是否已有防干扰的措施，有时对于某些低准确度的电桥，其防护措施简陋，还有自接的交流电桥，由于元件安排不当和缺少应有的防护措施，受干扰可能性更大。诸如此类的问题，在使用电桥时可以用衷观检查来判断有否千扰存在，方法如下:1)先将电桥进行初步平衡(即基本上达到平衡)，然后用手接近或离开电桥装
里，观察指零仪是否有变化。如果指零仪有变化，说明对地有不稳定的寄生电容存在.2)改变被测对象的位置、方向或将其间连接导线相互换接，再次观察指零仪是否有变化。如有变化说明桥路本身和外界产生的杂散场对被测支路有干扰作用.3)电桥平衡后，断开电桥电源，检查指零仪是否有变化，如有变化，说明外界杂散场对桥体其有干扰作用。以上各种现象的存在，即使电桥表面上平衡了，实际上未真正达到平衡。因此，必须设法采取防护措施加以消除。
      (4)电桥的防护原理和防护措施
    各种干扰因素必然或多或少地影响测量结果。为了消涂或减少这些影响，必须对电桥采取防护措施。防护的目的和效果是消除或减小电桥内外各种杂散场的作用以及由此而引起的容性和阻性泄漏电流。从原则上说，根据交流电桥干扰因素的特点可采用屏蔽接地技术和无定向结构(如镯环电感和同轴电容等).
    防护方法大致可归纳为两大类。一类是防电干扰，它们有;接地法.屏蔽法(静电的)，对你法，有源四端网络法。另一类是防磁干扰。即:屏蔽法(铁磁的和电磁的)，元件、线路结构的合理安排和布置，消除或远离干扰源。以上防护措施可以分别应用，也可以几种方法同时结合起来应用。现将各种防护方法的原理及其效果分别说明于下。