上傳人：e***

認證信息

認證類型：個人認證

認證主體：冷**（實名認證）

IP屬地：湖北

IP屬地：湖北 上傳時間：2022-03-07 格式：DOC 頁數(shù)：8 大?。?47KB 積分：16 舉報 版權(quán)申訴

1、交流電橋?qū)嶒灲涣麟姌蚴菧y量交流元件阻抗的一種常用電橋,主要用來精確測量電器的電容量和線圈的電感量,也用于測量頻率、損耗等電參量及一些可轉(zhuǎn)換為電參數(shù)的非電量。交流元件的電參數(shù)主要有電阻、電感、電容等。 交流電橋由直流電橋演化而來。早期的交流電橋曾用音叉振蕩器作為交流電源，用類似聽筒的器具作為檢測儀表。到20世紀60年代，已開發(fā)出幾十種用于不同目的的橋路，這類測量電橋統(tǒng)稱為經(jīng)典交流電橋，曾廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和技術(shù)領(lǐng)域。由于受組成橋臂元件的電參數(shù)量值和殘量的準確度的限制，經(jīng)典交流電橋的測量準確度不高，60年代以后其應(yīng)用范圍大為縮小。 交流電橋由交流電源供電，兩個橋臂提供電壓比值或電流比值，用以比擬另

2、外兩橋臂的阻抗。20世紀50年代出現(xiàn)了利用電磁感應(yīng)耦合臂供應(yīng)電壓比值或電流比值的交流電橋，稱感應(yīng)耦合比例臂電橋。其測量準確度比經(jīng)典交流電橋高幾個數(shù)量級。同時，由于電子技術(shù)的開展,大量半導(dǎo)體器件被用于構(gòu)成橋臂,形成有源電橋。70年代以來，數(shù)字技術(shù)被引入電磁測量領(lǐng)域，出現(xiàn)了數(shù)字電橋，除了使讀數(shù)數(shù)字化外，還使電橋操作自動化并與計算機聯(lián)合使用。 預(yù)備知識直流電橋的有關(guān)知識。如直流電橋的組成、平衡調(diào)節(jié)方法，單臂直流電橋和雙臂直流電橋、電阻測量范圍等。根本要求1、掌握交流電橋平衡原理。2、掌握交流電橋平衡條件。3、理解交流電橋的根本構(gòu)造。4、 熟悉交流電橋平衡的調(diào)節(jié)方法。5、分析平衡過程中各橋臂調(diào)節(jié)的順序

3、。6、判斷電橋的最正確平衡點。7、自己接線，組成多種交流電橋，測量電感、電容及損耗。實驗原理 1、交流電橋平衡條件 交流電橋是比照直流電橋的結(jié)構(gòu)而開展出來的，它在測量電路組成上與惠斯通電橋相似，電橋的四個臂，通常是復(fù)阻抗(可以是電阻、電容、電感或它們的組合)，間接交流電源，間接交流平衡指示器(毫伏表或示波器等) 電橋平衡時，、兩點等電位，由此得到交流電橋的平衡條件：= 利用交流電橋測量未知阻抗(=)的過程就是調(diào)節(jié)其余各臂阻抗參數(shù)使上式成立的過程一般來說，包含二個未知分量，實際上按復(fù)阻抗形式給出的平衡條件相當于兩個實數(shù)平衡條件，電橋平衡時它們應(yīng)同時得到滿足，這意味著要測量，電橋各臂阻抗參數(shù)至少要

4、有兩個可調(diào)，而且各臂必須按電橋的兩個平衡條件作適當配置 2、橋臂配置和可調(diào)參數(shù)選取的根本原那么 在多數(shù)交流電橋中，為了使線路結(jié)構(gòu)簡單和實現(xiàn)“分別讀數(shù)(即電橋的兩個可調(diào)參數(shù)分別只與被測阻抗的一個分量有單值的函數(shù)關(guān)系)，常把電橋的兩個臂設(shè)計成純電阻(統(tǒng)稱為輔助臂)，這樣，除被測外只剩一個臂具有復(fù)阻抗性質(zhì)，此臂由標準電抗元件(標準電感或標準電容 )與一個可調(diào)電阻適當組合而成(稱為比擬臂)，在這樣的條件下，由交流電橋的平衡條件得到橋臂配置和可調(diào)參數(shù)選取的根本原那么 (1)當比擬臂與被測臂阻抗性質(zhì)相同(指同為電感性或電容性)，二者應(yīng)放在相鄰的橋臂位置上；反之，應(yīng)放在相對的橋臂位置上 (2)假設(shè)取比擬臂的

5、兩個阻抗分量作可調(diào)參數(shù)，那么當比擬臂阻抗分量的聯(lián)接方式(指串聯(lián)或并聯(lián))與被測臂等效電路的聯(lián)接方式一致時，二者應(yīng)放在相鄰的橋臂位置；反之，就放在相對的橋臂位置 (3)當缺乏可調(diào)標準電抗元件或需要采用高精度固定電抗元件作為標準量具時，那么選取輔助臂和比擬臂所含電阻中的兩個作為可調(diào)參數(shù)使電橋趨于平衡(此時一般不能分別讀數(shù))電橋到達平衡。3常用的交流電橋(1)電容電橋電容電橋主要用來測量電容器的電容量及損耗角，利用電容測量未知電容。 電容器的損耗因數(shù)等效串聯(lián)電路中的C和R與等效并聯(lián)電路中的C、R是不相等的。在一般情況下，當電容器介質(zhì)損耗不大時，應(yīng)當有CC,RR。所以，如果用R或R來表示實際電容器的損耗

6、時，還必須說明它對于哪一種等效電路而言。因此為了表示方便起見，通常用電容器的損耗角的正切tan來表示它的介質(zhì)損耗特性，并用符號D表示，通常稱它為損耗因數(shù)。在串聯(lián)等效電路中，損耗因數(shù)表示為 在等效的并聯(lián)電路中，損耗因數(shù)表示為 應(yīng)當指出，兩種等效電路都是適合的，所以不管用哪種等效電路，求出的損耗因數(shù)是一致的。串聯(lián)電阻式電容電橋 測量小損耗電容的電容電橋串聯(lián)電阻式電容電橋電容電橋適合用來測量損耗小的電容，被測電容Cx接到電橋的第一臂，等效為電容Cx和串聯(lián)電阻Rx,其中Rx表示它的損耗；與被測電容相比擬的標準電容Cn接入相鄰的第四臂，同時與Cn串聯(lián)一個可變電阻Rn，橋的另外兩臂為純電阻Rb及Ra，當電

7、橋調(diào)到平衡時，有 /式15的實數(shù)局部和虛數(shù)局部分別相等，即 即 由此可知，要使電橋到達平衡，必須同時滿足式兩個條件，因此至少調(diào)節(jié)兩個參數(shù)。電容的損耗因數(shù)D為 測量大損耗電容的電容電橋并聯(lián)電阻式電容電橋 并聯(lián)電阻式電容電橋假設(shè)被測電容的損耗大，那么用上述電橋測量時，與標準電容相串聯(lián)的電阻Rn必須很大，這將會降低電橋的靈敏度。因此，當被測電容的損耗大時，宜采用另一種電容電橋的線路來進行測量，它的特點是標準電容Cn與電阻Rx是彼此并聯(lián)的，那么根據(jù)電橋的平衡條件可以寫成 整理后可得 電容的損耗因數(shù)D為 3電感電橋 測量高Q值電感的電橋原理電感電橋是用電感或電容來測量未知電感的電橋。電感電橋有多種線路，

8、通常采用標準電容作為與被測電感相比擬的標準元件，從前面的分析可知，這時，標準電容一定要安置在與被測電感相對的橋臂中。根據(jù)實際的需要，也可采用標準電感作為標準元件，這時，標準電感一定要安置在與被測電感相鄰的橋臂中。 電感器的品質(zhì)因數(shù)一般實際的電感線圈都不是純電感，除了電抗XL=L外，還有有效電阻R，兩者之比稱為電感線圈的品質(zhì)因數(shù)Q，即 測量高Q值電感的電感電橋這一常用的電橋電路又稱為海氏電橋。電橋平衡時，根據(jù)平衡條件可得 簡化和整理后可得 海氏電橋的平衡條件與頻率有關(guān)。因此，在應(yīng)用成品電橋時，假設(shè)改用外接電源供電，必須注意要使電源的頻率與該電橋說明書上規(guī)定的電源頻率相符，而且電源波形必須是正弦波

9、，否那么，諧波頻率就會影響測量的精度。被測電感的品質(zhì)因數(shù)Q值為 測量低Q值電感的電感電橋測量低Q值電感的電橋原理這一常用的電橋電路又稱為麥克斯韋維恩電橋。這種電橋與測量高Q值電感的海氏電橋所不同的是，標準電容的橋臂中的Cn和可變電阻Rn是并聯(lián)的。在電橋平衡時，根據(jù)平衡條件有簡化和整理后可得 被測電感的品質(zhì)因數(shù)Q為 麥克斯韋維恩電橋的平衡條件式說明，它的平衡是與頻率無關(guān)的，即在電源為任何頻率或非正弦的情況下，電橋都能平衡，且其實際可測量的Q值范圍也較大，所以這一電橋的應(yīng)用范圍較廣。但是實際上，由于電橋內(nèi)各元件間的相互影響，所以交流電橋的測量頻率對測量精度仍有一定的影響。4交流電橋平衡的調(diào)節(jié) 根據(jù)

10、交流電橋的根本原理，各橋臂的參量中至少要有二個可調(diào)，只有兩參量同時滿足平衡條件，平衡指示器D示零在實際中，并不是兩參量同時調(diào)整，而是先調(diào)其中一個，使指示值到達盡可能小，繼而調(diào)另一個，使指示器值再次減小，經(jīng)過反復(fù)調(diào)節(jié)使指示器指零(或某一無法再小的值)因此，交流電橋的平衡是逐次逼近的為了調(diào)整方便、迅速并保證結(jié)果有足夠的精度，常使用以下方法： (1)根據(jù)實驗條件選定可調(diào)參數(shù)，將反映被測量Cx(或Lx)的作為主可調(diào)參數(shù)，反映元件損耗Q(或tgx)的作為次可調(diào)參數(shù) (2)根據(jù)待測元件的粗測值(或估計值)，將各臂參量預(yù)置于某一數(shù)值作為主可調(diào)的標準件，應(yīng)按其精度等級可能提供的最多有效數(shù)字的位數(shù)來選擇可用的盤

11、數(shù)然后，在最大讀數(shù)盤置一適宜值，作為次可調(diào)的元件在第一次調(diào)整中，其作用可以忽略假設(shè)此可調(diào)元件所在橋臂聯(lián)接方式是串聯(lián)，可置零值；假設(shè)是并聯(lián)，那么可置最大值對于二固定參數(shù)，可根據(jù)Cx(或Lx)的測定公式，由被測量的粗測值和主調(diào)參數(shù)的數(shù)量級初步確定其比值(或乘積值)后，再取適宜值 (3)分步調(diào)節(jié)主可調(diào)參數(shù)和次可調(diào)參數(shù)，反復(fù)屢次調(diào)整開始時，電源電壓應(yīng)較小，指示器量程應(yīng)足夠大，在電橋趨于平衡的過程中，逐漸提高電壓，減小指示器量程，直至可調(diào)參數(shù)的改變不能使指示器示數(shù)減小為止但提高電壓注意各橋臂的額定功率 (4)當電橋處在平衡態(tài)時，假設(shè)要測某直接量的靈敏度誤差，可改變該量的大小，直到指示器有可分辨的示值，那

12、么此改變量即是所測的誤差交流電橋也能用“高位定低位的方法檢定橋路是否到達平衡，這是很實用的測量技巧交流電橋的系統(tǒng)誤差也能用交換元件位置、元件代替以及改變橋臂位置等組合測量的方法來減小或消除 思考與討論 1、交流電橋平衡的條件是什么? 2、實際電容、電感與理論電容、電感有何區(qū)別?電感線圈品質(zhì)的含義是什么?如何定義? 3、比擬惠斯通電橋與交流電橋操作過程中的異同，調(diào)節(jié)交流電橋的平衡有何體會?實驗內(nèi)容與數(shù)據(jù)處理1、電容電橋1串聯(lián)電阻式電容電橋，測量1f電容Ra=10K，Rb=10K亦可電橋平衡時，Ra=1K，R，Rn=2，Cn=1f, 于是通過計算得到電容的損耗因數(shù)為f電容平衡時，檢流計讀數(shù)17ARa=10K，Rb=10K亦可電橋平衡時，Ra=1K，R，Rn=30，Cf, 于是通過計算得到電容的