电子测量技术教案《9》省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖PPT课件.pptx

章节目录9.1电桥平衡条件图9-1实际电阻器等效电路理想电阻器不含电抗分量，流过它电流与其两端电压同相。实际电阻器却总存在着一定寄生电感。考虑了寄生电感L0之后，电阻器等效电路如图9-1所表示。在低频状态下，L0很小，故寄生电感L0影响能够忽略；但在高频状态下，L0很大，故必须考虑L0影响。9.1.2电容器图9-2电容普通等效电路9.1.3电感器图9-4等效电感从上面分析电阻、电容、电感来看，普通电子元件特征与工作频率直接相关。在选取元件时尽可能要求其含有较高标准性，电感器和电容器损耗电阻愈小愈好。选择适当工艺，降低分布参数，使电路工作频率远离元件固有谐振频率，这么才有利于提升设备性能。测量电子元件时要在被测元件实际工作条件下进行，使其能反应在工作条件下真实参量值。9.1.4电桥平衡条件1．直流电桥平衡条件四臂电桥电路如图9-5所表示。当Z1、Z2、Z3、为纯电阻，其中Z1、Z2为固定电阻，Z3为可调电阻，US为直流电源时，A为电流计，这时电桥为直流电桥。在Z4位置上放置被测电阻，调整Z3当电桥平衡时，电流计指示为零，有下面式子：I1Z1=I4Z4I2Z2=I3Z3I1=I2，I3=I4Z4Z2=Z1Z3（9-4）2．交流电桥平衡条件在测量电容、电感等元件参数时，如图9-5所表示：Zl，Z2，Z3，Z4为复阻抗，US为纯粹弦交流信号源。指示器也是交流响应。当流过指示器电流为零时电桥到达平衡。电桥平衡条件为：Z1Z3=Z2Z4或臂比电桥：Z4为被测元件，选取Z1和Z2为已知值标准元件，Zl／Z2为定值，调整Z3来使电桥到达平衡。臂比电桥适合用于测量高阻抗元件，普通不用来测量电阻。假如Z1和Z2为纯电阻，则φ1=φ2=0，电桥要平衡很显著有φ3=φ4，Z3和Z4必须是性质相同电抗。臂乘电桥：Z1和Z3为已知值标准元件，则Z1Z3乘积为定值，调整Z2来使电桥到达平衡。臂乘电桥适合用于测量低阻抗元件，普通不用来测量电阻。假如两相对臂Z1和Z3是电阻，则有φ1=φ3=0，应有φ2=-φ4。所以电桥另外两个相对臂必须接入性质相反电抗，电桥才能平衡。电桥指示器灵敏度越高越好。灵敏度越高，就越能反应出被测元件值差异。在电桥测量仪器实际电路中，臂比电桥用于测量电容器,臂乘电桥用于测量电感。桥体组成中三个臂所用标准元件都能公用。测量时经过开关电路去进行转换。为简化仪器结构，采取电阻R和电容C作为可调整元件。9.2实际测量电路及测量误差电路是由桥体、振荡器、选频放大器、检波器和指零仪几部分所组成。桥体由标准电阻、标准电容和转换开关组成，是电桥关键部分。测量电感时，经过转换开关切换，图9-6中，桥臂可等效为Z1、Z2、Z3、Z4，Z2是可变电容CS和电位器RS并联等效电抗；Z4为被测量电感，等效为RX纯电阻和电感LX串联；Z1=R1，Z3=R3为纯电阻，这时候电桥也称为麦克斯韦电桥，依据电桥平衡条件可得：测量电容时，经过转换开关切换，图9-6中Z1、Z2、Z3、Z4可等效为，Z1=R1，Z2=R2为纯电阻；Z3为可变电容CS和电位器RS串联等效电抗；Z4为被测电容，等效为RX和LX串联，这时候电桥又称为串联电阻式比较电桥，依据电桥平衡条件可得：9.2.1测量电阻2．采取不平衡电桥测量电阻不平衡电桥测量集中参数元件操作简单，测量时间短，易实现数字化测量。它是经过直接测量电桥非平衡状态下加在指示器两端电压或流过电流来测量集中参数元件。图9-8是新型不平衡电桥测量电阻电路图。图9-8新型不平衡电桥测量电阻电路利用欧姆定律和理想运算放大器特征，不难得出：以D点为参考点9.2.2测量电感在上式（9-10）、（9-11）中，R1、R3是标准电阻，RS是标准电位器，CS是可调整标准电容。2．用海氏电桥测量高Q值电感3．用不平衡电桥测量电感用不平衡电桥测量电感电路结构，这和图9-8相同。用标准电感替换标准电阻，被测电感代替被测电阻，用交流电源代替直流电源E。经过计算能够得出：（9-14）9.2.3测量电容2．用并联电阻式比较电桥测量高损耗电容3．用不平衡电桥测量电容用不平衡电桥测量电容电路结构，这和图9-8相同。用标准电容替换标准电阻，被测电容代替被测电阻，用交流电源代替直流电源E。经过计算能够得出：9.2.4测量误差9.3Q表9.3.1Q表组成和框图原理图9-13Q表原理框图2．Q表框图原理（1）串联谐振电路R、L、C串联回路，如图9-13所表示，当回路固有频率f0与信号源输出信号频率fs相等时，回路便产生串联谐振。串联谐振电路电感两端电压uL电容两端电压uC绝对值相等，并等于信号源输出信号电压Q倍。（2）Q值概念串联谐振回路中，线圈和电容两端电压不但绝对值相等，而且是电源(信号源)电压Q倍，这个倍数就叫Q值，即回路Q值。不严格地说，这个Q值也能够叫线圈(及电容)