交流电桥和声速测量-王静.ppt

交流电桥 实验原理 ? 交流电桥的平衡条件 相对桥臂上阻抗幅模的乘积相等； 相对桥臂上阻抗幅角之和相等。 ?串联电容电桥(测量损耗小的电容电桥) 电桥平衡时，根据平衡条件可得： 整理后得： 损耗因数 参考值 ?海氏电桥 (测量高Q值电感的电感电桥) 电桥平衡时，根据平衡条件可得： 整理后得: 海氏电桥的平衡条件与频率有关,电源波形必须是正弦波 参考值 实验过程注意事项： ? 频率选择1000Hz ? 调节前先将灵敏度旋纽逆时针转到最小 ? Rn或Rb调到最大或0，即使电流表示数最小，也不一定表示已经调好了 ? 若调节Rn或Rb无法使电桥达到平衡，应考虑Cn、Ra档位是否正确，检查电路连线，是否存在接触不良等原因 实验报告中存在的问题 1、 ×ω＝1000Hz 2、不会换算单位：1μF=1×10－6F 若Cn=0. 01μF ：×用0.01代入，应0.01×10－6 3、未算不确定度 (Cx要求算不确定度） 串联电容电桥 结果表示： 一位有效数字(后面一律进位) 思考题 1、在交流电桥实验中，为什么交流电桥中的标准元件选用电容，而不选用电感？ 由于制造工艺上的原因，标准电容的准确度要高于标准电感，并且标准电容不易受外磁场的影响。 2、交流电桥的桥臂是否可以任意选择不同性质的阻抗元件组成？应如何选择？ 阻抗元件不可以任意选择，否则不一定能够调节平衡； 桥臂配置要满足两个必要条件： 一是相对桥臂上阻抗幅模的乘积相等； 二是相对桥臂上阻抗幅角之和相等； 具体的说：对臂比电桥而言，相对桥臂接入纯电阻后，另外相邻两臂也必须接入相同性质的阻抗，如实验中的电容电桥； 对臂乘电桥而言，相邻桥臂接入纯电阻后，另外相对两桥臂必须为异性阻抗，如实验中的电感电桥。 桥臂配置要满足两个必要条件： 3、交流电桥对使用的电源有何要求？交流电源对测量结果有无影响？ 只有海氏电桥的平衡与频率有关，为避免谐波频率对测量精度的影响，电源波形必须是正弦波； 其余电桥与频率无关，电源为任何频率或非正弦的情况，电桥都能平衡 ； 实际情况中，由于电桥内部各元件之间的相互影响，交流电桥的测量频率对测量精度仍有一定的影响。 声速测量 实 验 原 理 声波频率f就是换能器的谐振频率，测声波波长有两种方法： 共振干涉法和位相比较法 数据处理 1 2 3 一位有效数字 测量结果的末位与不确定度的末位对齐 4 5 百分误差 相对不确定度一律取两位有效数字比如：6.0％ 示波器图形不稳定(图形左右移动、滚动、模糊)，应调节 电平(level)旋钮使之稳定。 思考题 1、怎样调整谐振频率，使换能器系统处于谐振状态？ 产生共振的条件是使信号源频率等于换能器固有频率；实验中应做如下调节使其获得谐振状态：固定S2在合适的位置，粗调频率，细调频率使示波器上出现的亮线长度最大(或者正弦波振幅最大). 2、使用“驻波共振法”测声速时，示波器上观察到的正弦波振幅为什么随S1，S2间距增大而越来越小？ ???? 这是因为超声波在空气中传播时，由于波动能量总有一部分会被空气吸收，波的机械能会不断减少，波强逐渐减弱，振幅逐渐减少。