比较式电测仪表CH4详解.pptVIP

第4章 比较式电测仪表 比较式电测仪表将被测对象直接与标准量作比较，从而确定被测对象的大小。使用的标准量包括标准电压(标准电池、齐纳管稳压值等)、标准电阻、标准电容、标准电感等。 比较式电测仪表又分补偿测量仪表和电桥测量仪表，补偿法测量仪表有全补偿和差值补偿两种 4.1 直流电位差计 直流电位差计是测量直流电压的比较仪器，测量直流电压的误差可小于±0.005%。 直流电位差计能提供可变、准确的标准直流电压Us，用以与被测电压Ux相比较，用磁电系检流计做检测仪表。 1. 直流电位差计的补偿原理 按获得可变标准电压的方法不同，直流电位差计分定阻变流式和定流变阻式两种。 定流变阻式电位差计 2. 直流电位差计的分类和主要技术指标 按被测电压端口输出电阻的高低可分为 高阻电位差计（输出电阻大于10k?/V）用于测量大电阻上的电压及高内阻电源的电动势，其工作电流小，不需大容量工作电源供电； 低阻电位差计（输出电阻小于100?/V）用于测量小电阻的电压及低内阻电源的电动势，其工作电流大，应由大容量电源供电。 按被测量量限可分为 高电压电位差计，测量上限2V左右，输出电阻高达2×204Ω，工作电流I0为0.1mA左右； 低电压电位差计，测量上限20mV左右，输出电阻20Ω，工作电流I0为1mA左右。 几种国产直流电位差计的主要技术指标 直流电位差计的准确度有8个级别 0.0005，0.001，0.002，0.005，0.01，0.02，0.05，0.1 3. 直流电位差计的应用 直流电位差计除了可以测量有限大小的电压或电动势外，还可以用来测量高电压（高电动势）、电流、直流功率和电阻。 4.2 直流电桥 电位差计和电桥都属于比较式测量仪表，电位差计用于测量有源量(电压或电动势)，而直流电桥专用于测量电阻。 直流电桥是测量电阻或与电阻有关参量的比较式仪表，它通过被测电阻与标准电阻的比较实现测量，其准确度可达十万分之几，通常可做到0.1、0.2级。 直流电桥分两种，即单比电桥和双比电桥。 单比电桥又称惠斯登(Wheatstone)电桥，用于测量阻值为10～109?的电阻，在保证高精度测量时，范围为1～104?； 双比电桥又称凯尔文(Kelvin)电桥，主要用于测量10～10-6?的电阻。 1. 直流单比电桥 电桥平衡时，被测电阻的数值与电源无关，因此，平衡电桥对电源的稳定性要求不高。 在灵敏度足够的情况下，电源电压波动对测量结果没有影响。 电桥的准确度主要由比例臂和比较臂的准确度决定。 2. 直流单比电桥的误差公式 按使用条件不同，直流单比电桥分实验室型和便携型两种。 由于接触电阻和导线电阻的影响，直流单比电桥测量阻值较低电阻时测量误差较大。 3. 直流双比电桥 4.3 交流电桥 1. 交流电桥的工作原理 由于实际使用的交流指零仪的输入阻抗都很高，可作为无穷大处理，所以，讨论交流电桥的平衡条件时，只考虑指零仪两端的电压 交流四臂电桥平衡时，两相对电臂阻抗的模的乘积相等，相角之和也要相等。 相角平衡条件非常重要，根据它能立即确立如何正确选择、安排四臂的元件(容性、感性)。 不是任意四个阻抗构成的交流电桥均可以调节平衡，也不是任意选择两个可调参数都能把交流电桥调节平衡，这两个可调参数必须是一个能调节阻抗的实数部分，另一个能调节阻抗的虚数部分，如果安排不当，则无论如何都不能使电桥达到平衡。 在调节交流电桥平衡以实现对被测阻抗的测量时，至少应设置两个可变参数，满足两个方程。电桥平衡后由这两个方程确定两个未知参数。 2. 交流电桥的分类 3. 实用交流电桥举例 西林(Schering)电桥 麦氏(Maxwell)电桥 海氏(Hay)电桥 欧文(Owen)电桥 文氏(Wien)电桥 (1) 西林(Schering)电桥 (2) 麦氏(Maxwell)电桥 (3) 海氏(Hay)电桥 (4) 欧文(Owen)电桥 (5) 文氏(Wien)电桥 * 0.02 10 5.8~6.4 0.1?V~2.2111mV 0.5?V~110.555mV UJ26 0.01 0.1 1.95~2.2 1?V~1.91111V UJ25 0.02 0.1 1.3~2.2 10?V~1.21110V UJ9/1 0.05 32 1.9~3.5 100?V~1.1605V 10?V~0.1160V 1?V~0.0116V UJ1 准确度级别 工作电流(mV) 工作电压(V) 测量范围 型号 各准确度级别的基本误差计算 其中：△U为电位差计数读盘最小步进电压值；b为附加误差系数 电位差计测高电压 将直流高压用电阻分压器降压到量限以内，测量结果折算到高压值。 电位差计测电流、功率、电阻 被测电流