摘  要 本文介绍了换位法的测量原理，利用换位法对直流比较仪电桥进行整体核验，及时掌握电桥的运行状况，并用一个实例阐述了具体的操作步骤。
关键词  直流比较仪电桥  换位法  整体核验  相对值

   直流比较仪电桥是一个比例器，其准确度是比例准确度，比例器在作1:1比较测定时不仅具有很高的准确度，而且其准确度可以通过换位法获得，也就是所说的电桥整体核验。虽然整体核验的结果不一定能体现出电桥所有的误差因素，但它能让我们在日常使用过程中对电桥的运行情况作出判断，并且由于操作步骤简便，避开了电桥的盘间过渡、线性度、噪声测量等检测项目，可使我们及时掌握本电桥的整体运行状况。
    换位法测量原理
   所谓换位法是在作1:1同名义值电阻比较测量时，将两电阻在Rx、Rs位置上互换作两次测量的方法，可用下式表示：
R1/R2=1+δ1      （RX为R1，RS为R2）      （1）
R1/R2=1+δ2      （RX为R2，RS为R1）      （2）
无须引用其检定值数据。
δ1、δ2用下式计算
δ1、2={测量结果（1、2）-名义值}/名义值                （3）
例如：测量结果为100.0032（Ω）、99.9972 （Ω）  
则 δ1 = +32×10-6、δ2 = -28×10-6
式（1）×式（2）应有
1 = （1+δ1）（1+δ2）≈ 1+δ1+δ2   
则  δ1+δ2 =0                                        （4）
   这是合乎逻辑的。但实际测量结果式（4）未必满足上式。这是因为式（1）和式（2）是理想化的，要忽略了仪器在这一测量中会由于仪器本身的种种原因导致式（1）和式（2）不绝对成立。因此，正确的表述应是：
R1/R2= 1 +δ1+δ仪                                   （5）
R2/R1= 1 +δ2+δ仪                                   （6）
   上两式中δ仪为这两次测量中仪器引入的误差值，我们用相对修正值来表示。那么式（5）×式（6）有
1 =（1+δ1+δ仪）（1+δ2+δ仪） ≈ 1 + δ1 + δ2 + 2δ仪
所以  δ1 + δ2  + 2δ仪 = 0
δ仪 = -（δ1+δ2）/2                                    （7）
    式（7）表明，换位法能让我们十分简便地得到该仪器在作1:1同名义值测量时仪器的误差值（用相对修正值来表示）。
将式（5）÷式（6）有
（ R1/R2 ）2 = 1 + δ1 - δ2
令 R1 = R0 ( 1+δR1 )       R2 = R0 (1+δR2 )
上两式中R0为R1、R2之名义值，δR1、δR2则为其相对修正值。则有
[（1+δR1 )/ ( 1+δR2 )]2 = [1+（δR1 -δR2）]2 ≈ 1+2（δR1 -δR2）= 1 + δ1-δ2
所以，δR1-δR2=（δ1-δ2）/2                            （8）
即：
（R1/ R2）= 1 + （δR1 -δR2） = 1 + （δ1 -δ2）/2    （9）
式（8）告诉我们这两电阻相对值差值可以计算出。
     整体核验步骤
    当电阻值为1Ω～105Ω时，可在电桥的1：1状态下直接进行换位测量。即让电桥处在测检流计电压分度值状态，在电流40mA、跟踪误差≤2μA的条件下换位测量两电阻的比值。首先在测量盘上读取相对值δ1(偏差盘为零)，然后交换两个电阻的接线，即Rx与Rs换位，要尽量保持电阻的位置不变，再测换位后的电阻比值，在测量盘上读取相对值，则
  (c为电桥允许基本误差)
    当电阻值为10-3Ω～10-1Ω时，由于此时电桥只能用在1：10、1：100和1：1000状态，不能进行上述所说的换位测量，我们可用一个闭环试验来验证电桥在这三个状态下小电阻的测量情况。用1Ω来检10-3Ω(1：1000)得到电桥读数，用1Ω来检10-1Ω(1：10)得到电桥读数 ，再用10-1Ω来检10-3Ω(1：100)得到电桥读数 ，则
 
     整体核验应用实例
    用两套一等标准电阻(标称值为1Ω～105Ω)，分别对一台精度为0.0001%的直流比较仪电桥(小电阻测量时精度为0.0002%)用换位法进行整体核验，具体试验数据见表1。
对于小于1Ω电阻值的整体核验，用一套一等标准电阻(标称值为10-3Ω～1Ω)来验证电桥在1：10、1：100和1：1000状态时的运行情况。具体试验数据见表2。
试验数据表明，该电桥运行状况良好，可以开展正常检定。

表1

表2

     结论
    通过对换位法的原理分析可知，它能让我们十分简便地得到该台仪器在作1:1同名义值测量时仪器的误差值，及时掌握整套装置的运行情况，又避开了JJG506-1987直流比较仪式电桥规程中很多繁琐的检定项目。因此，电桥整体核验法可为广大计量部门、企事业单位提供一个参考。
（作者单位：广东省计量科学研究院）