电磁测量第十三章.ppt

第十三章 交流电桥 交流电桥主要用于交流等效电阻及其时间常数、电容及其介质损耗、自感及其线圈品质因数和互感等电参量的精密测量。 交流电桥: 阻抗比电桥和变压器电桥，一般将阻抗比电桥称为交流电桥。 交流电桥(阻抗比电桥)的准确度为10-3左右。变压器电桥是以感应分压器作为比率臂，感应分压器的准确度可达3?10-9，变压器电桥准确度可达10-8数量级。 交流电桥的基本原理 交流电桥的基本原理 交流电桥的基本原理 2. 交流电桥的平衡必须反复调节至少两个桥臂参数 3．分别读数 常用的交流阻抗比电桥 交流电桥中的标准量具：标准电容，标准电感。 工艺上的原因，标准电容可能达到的准确度常常高于标准电感，并且标准电容不受外界磁场的影响，受温度变化的影响也比较小。在交流电桥中，大都是用标准电容作为标准量具。 一、电容电桥 1. 高压电容电桥 2. 串联电容电桥 3. 并联电容电桥 二、电感电桥 1. 测量高Q值电感的电感电桥 2. 测量低Q值电感的电感电桥 3. 测量互感的电桥 三、测量频率的电桥 四、万用电桥 1．高压电容电桥 工作电压很高(104以上)，为保证人身和设备的安全，指零仪器和可调节臂上各点对地的电位不能太高。 2. 串联电容电桥 被测量用串联等效电路表示，比较臂也采用串联形式。 适于测量损耗较小的电容。 3. 并联电容电桥 被测量用并联等效电路表示，比较臂也采用并联形式。 适于测量损耗较大的电容。 二、电感电桥 电感电桥可测电感线圈的自感系数和品质因数。 标准电容一定要安置在与被测电感相对的桥臂中。 1．测量高Q值电感的电感电桥 2．测量低Q值电感的电感电桥 3．测量互感的电桥 1．测量高Q值电感的电感电桥 2．测量低Q值电感的电感电桥 3．测量互感的电桥 三、测量频率的电桥 四、万用电桥(QS18A) 1. 结构 QS18A型万用电桥是上海沪光仪器厂生产的。电桥的核心部件由标准电容和电阻及转换开关组成。通过转换开关的切换，可以构成不同用途和量限的测量电桥。 2. 测量范围 1)电阻：10m??11M? 2)电感：0.5?H?110H 3)电容：0.5pF?1100?F 4)电感品质因数Q值：0?10 5)电容损耗因数D(tg?)值：0?0.1，0?10 3．测量原理 QSl8A型万能电桥原理很简单： 测量电阻时，通过转挽开关接成惠斯通电桥； 测量电容和损耗因数时，接成串联电容电桥； 测量电感和品质因数时，接成马克士威电桥。 QSl8A型万能电桥的具体线路及其主要技术指标参见《电磁测量实验》实验三。 变压器电桥(感应比率臂电桥) 变压器电桥(感应比率臂电桥) 一、变压器电桥的特点 二、变压器电桥的基本原理 三、变压器电桥的基本线路 四、等效三端网络 一、变压器电桥的特点 1. 变压器电桥的变比基本上是个实数，精度很高。在变比为1:1时，精度不低于10-6，并且对温度和时间的稳定性好。这是因为变压器的变比决定于变压器的匝数比，而匝数比可以做得很精确，这是一般电桥无法达到的，所以适用于基准和精密测量。 2. 变压器电桥的灵敏度比一般电桥高，而且实际上在很宽的测量范围内，也能得到恒定的灵敏度。 3. 变压器电桥的变比与一标准量具相结合能等效为一个可调导纳，可以扩大电桥的测量量限，还能减少标准量具的数目。 4. 变压器电桥的工作频率很宽，可从几十Hz到100MHz。 5. 变压器电桥调节速度较快，便于实现自动化和数字化，这是因为它不需辅助平衡线路。 6．变压器电桥可进行三端及四端阻抗的测量。 优点： 1．电桥的比率与作为比率臂的绕组的匝数成正比； 2．电桥比率臂的输入阻抗高而输出阻抗小； 3．分布参量影响小； 4. 对温度的影响不敏感； 5．稳定性高； 6．电桥的灵敏度高。 缺点: 对湿度敏感和不能在直流下使用。 实际上它是用感应比率臂代替古典电桥的阻抗比率臂而组成一个四臂电桥。 二、变压器电桥的基本原理 三、变压器电桥的基本线路 四、等效三端网络 1. 等效大电阻三端网络(利用小电阻获得大电阻) 2. 等效电感三端网络(利用电容得到电感) 3. 利用等效三端网络的变压器电桥 1. 等效大电阻三端网络(利用小电阻RO获得大电阻RAB) 2. 等效电感三端网络(利用电容得到电感)  3．利用等效三端网络的变压器电桥 1. 被测小电容的两极板间是被测的直接电容C12，其两板对地分别具有对