比較儀表演示文稿

比較儀表演示文稿當(dāng)前1頁，總共21頁。第章比較儀表當(dāng)前2頁，總共21頁。

定流變阻式電位差計的原理電路如圖2-1-2所示,圖中E是標(biāo)準(zhǔn)電池或直流穩(wěn)壓電源的電動勢,En為標(biāo)準(zhǔn)電池,Rn為標(biāo)準(zhǔn)電阻,Ux為被測電壓,P為檢流計。

直流電位差計是一種比較儀器，用它來測量電壓，誤差可小于±0.005%,甚至更小。直流電位差計分為定阻變流式和定流變阻式兩種?！?.1直流電位差計Ⅲ圖中,回路I為校準(zhǔn)回路,回路II為測量回路，回路Ⅲ為工作電流回路。工作電流回路校準(zhǔn)回路測量回路當(dāng)前3頁，總共21頁。1、工作原理Ⅲ工作電流回路校準(zhǔn)回路測量回路回路Ⅲ稱為工作電流回路，它包括工作電源E,工作電流調(diào)節(jié)電阻R0,標(biāo)準(zhǔn)電阻RN，測量電阻R。它的作用是提供一個穩(wěn)定的工作電流I0。校準(zhǔn)回路Ⅱ由標(biāo)準(zhǔn)電池En，檢流計P和標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn組成。測量回路由測量電阻R、檢流計P和轉(zhuǎn)換開關(guān)S等構(gòu)成。R′是R的一部分,可以按十進(jìn)制數(shù)連續(xù)可調(diào)。當(dāng)前4頁，總共21頁。

②測量：把開關(guān)置于位置2，調(diào)節(jié)電阻R使檢流計P再次指零，表明Ux與US互相補償，即2、測量步驟

①定工作電流：測量時,先將開關(guān)S撥在1位置,調(diào)節(jié)可變電阻R0，調(diào)整工作電流I0，使檢流計P指零，則說明標(biāo)準(zhǔn)電池En與標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn上的壓降相互補償。Ⅲ工作電流回路校準(zhǔn)回路測量回路I0RN=ENI0=EN/RN當(dāng)前5頁，總共21頁。從上述原理可以得出電位差計的兩個特點：①電位差計的平衡是利用電位互相補償?shù)脑碇瞥傻?測量回路不從被測量UX中取用電流(檢流計P指零),消除了對被測量的影響。

②被測量數(shù)值由標(biāo)準(zhǔn)量RN、EN等決定,因此電位差計準(zhǔn)確度很高。當(dāng)前6頁，總共21頁。測量回路校準(zhǔn)回路工作電流回路檢流計標(biāo)準(zhǔn)電池實用直流電位差計舉例當(dāng)前7頁，總共21頁。

（1）、測量較高電壓時：原理電路如圖2-1-4所示。R1和R2構(gòu)成分壓器，先用電位差計測得Ux后,再用分壓公式推算出Ux：Ux=[(R1+R2)Ux]/R23、電位差計的應(yīng)用當(dāng)前8頁，總共21頁。

（4）測量電阻（間接）：也分兩步進(jìn)行,先測出流過電阻的電流Ix,再測出其兩端的電壓Ux,則Rx=Ux/Ix

用直流電位差計測量電流的原理電路如圖2-1-5所示,在被測電流支路串入數(shù)值已知的標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn作取樣電阻,用直流電位差計測得Rn兩端的電壓Ux,則被測電流為：Ix=Ux/Rn

（3）功率測量：只要按上述測量電壓、電流的方法測出Ux與Ix,則功率為P=UxIx（2）測量電流（間接）：當(dāng)前9頁，總共21頁。

直流電橋分兩種,即單電橋和雙電橋。單電橋又稱惠斯登(Wheatstone)電橋,用于測量阻值為10～109W的電阻(保證高精度測量時,范圍為1～104W)；直流雙電橋又稱凱爾文(Kelvin)電橋,主要用于測量阻值10W以下的電阻。

直流電橋是精確測量電阻等電路參數(shù)的一種比較儀表,它通過被測電阻與標(biāo)準(zhǔn)電阻的比較實現(xiàn)測量,其準(zhǔn)確度可達(dá)十萬分之幾,儀表準(zhǔn)確度不難達(dá)到0.1、0.2級?！?.2直流電橋當(dāng)前10頁，總共21頁。

直流單電橋的原理電路如圖2-2-1所示,圖中,R1、R2、R3和R4構(gòu)成四個橋臂,直流電源E和指零儀(如檢流計)分別接在電阻橋體的ab與cd對角線上。測量電阻時,被測電阻作一個橋臂(如R1),另外三個橋臂由標(biāo)準(zhǔn)電阻構(gòu)成,阻值已知且可調(diào)節(jié)改變。當(dāng)調(diào)節(jié)電橋的某個橋臂使Ig=0時,即Ucd=0,稱此狀態(tài)為“電橋平衡”。一、直流單電橋當(dāng)前11頁，總共21頁。

上式說明：電橋平衡時,電橋?qū)Ρ垭娮瑁ㄗ杩梗┲e相等?！半姌蚱胶狻?即檢流計P指零,則Ip=0,Ubd=0。故有：I1R1

=I3R3

I2R2=I4R4｛由于Ip=0,按基爾霍夫定律可得I1=I2和I3=I4,并將兩式相除可得：

被測電阻Rx=R1R4／R3（2-2-1）1、電橋平衡R3Rx=R1R4當(dāng)前12頁，總共21頁。

從式2-2-1可見,電橋平衡時,被測電阻的數(shù)值與電源E無關(guān)。在靈敏度足夠的情況下,電源電壓波動對測量結(jié)果沒有影響,電橋的準(zhǔn)確度主要由比例臂和比較臂的準(zhǔn)確度決定,此兩臂皆可用標(biāo)準(zhǔn)電阻,因此準(zhǔn)確度很高。在實際電橋線路中,常把比值R2/R3做成10n型,提供一個準(zhǔn)確的比值,因此R1、R3又稱比例臂。R4具有多檔十進(jìn)制結(jié)構(gòu),可由零值起連續(xù)調(diào)節(jié),稱作比較臂,它的數(shù)值位數(shù)反映電橋的測量準(zhǔn)確度。2、電橋準(zhǔn)確度當(dāng)前13頁，總共21頁。3、實用直流單電橋（QJ23a型）當(dāng)前14頁，總共21頁。2.3.1交流電橋的工作原理

經(jīng)典交流電橋，簡稱經(jīng)典電橋。原理電路如圖2-3-1所示，§2.3交流電橋圖中Z1、Z2、Z3和Z4為交流阻抗，電源為正弦交流電壓源，其頻率范圍可能很寬，D為交流平衡指示器。圖2-3-1交流電橋原理電路當(dāng)前15頁，總共21頁。

在正弦穩(wěn)態(tài)條件下,經(jīng)典電橋的四個臂的阻抗Z1、Z2、Z3和Z4可表示為：分析Z1=R1+jX1=z1∠1；Z2=R2+jX2=z2∠2；Z3=R3+jX3=z3∠3；Z4=R4+jX4=z4∠4；式中為阻抗的模,ji=arctan(Xi/Ri)為阻抗的相位角,Ri=zicosji,Xi=zisinji,i=1,2,3,4;容性阻抗的ji<0，感性阻抗的ji>0。當(dāng)前16頁，總共21頁。SSSbdUZZZZZZZZZZUZZZUZU.))((43214132434212++-=+-+=...式（2-3-1）為輻度平衡條件，式（2-3-2）為相角平衡條件。

討論交流電橋的平衡條件時,只考慮指零儀兩端的電壓Ubd=Ubc－Ucd,由圖可知：.即z2z3=z1z4

（2-3-1）

j2+j3=j1+j4

（2-3-2）Z2Z3=Z1Z4

平衡條件對臂阻抗乘積相等對臂阻抗模的乘積相等對臂阻抗輻角之和相等｛

電橋平衡時，，可見，交流電橋的平衡條件是：即Z2Z3－Z1Z4=0當(dāng)前17頁，總共21頁。

在調(diào)節(jié)交流電橋平衡以實現(xiàn)對被測阻抗的測量時，至少應(yīng)設(shè)置兩個獨立可變參數(shù)，滿足兩個方程。也就是說，交流四臂電橋平衡時，兩相對電臂阻抗的模的乘積相等，相角之和也要相等。

若在Z4的位置上接被測阻抗Zx=zx∠jx=Rx+jXx，則即zx=z3z2/z1（2-3-3）jx=j2+j3-j1（2-3-4）｛參數(shù)調(diào)節(jié)當(dāng)前18頁，總共21頁。有關(guān)電橋調(diào)平衡的事項（1）交流電橋四個橋臂阻抗配置不當(dāng),電橋就不能平衡。例如兩相鄰橋臂為純電阻時,余下的兩個橋臂必須配備性質(zhì)相同的阻抗；若兩相對橋臂都是純電阻,則余下的兩個橋臂必須是性質(zhì)相反的阻抗。（2）盡量使電橋的平衡條件與電源頻率無關(guān)。（3）橋臂盡量不要用電感作已知的度量器。因為電感在制造上難以把電阻分開。（4）至少要設(shè)置兩個獨立可調(diào)的元件,才能調(diào)平衡。被測量只和一個可調(diào)元件有關(guān)的稱“可分別讀數(shù)”。實用的電橋能夠分別讀數(shù)。當(dāng)前19頁，總共21頁?！罱涣麟姌蛴嬎憷}

例1如圖所示電橋又稱為串聯(lián)電容電橋,用于測量電容器,試計算Cx,Rx。解：當(dāng)電橋平衡時,可得即根據(jù)實部、虛部分別相等,整理可得：當(dāng)選定R2