电磁测量第十三章.ppt

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1、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一、交流电桥的平衡条件二、交流电桥的特点三、交流指零仪和电源交流电桥的基本原理一、交流电桥的平衡条件当调节电桥桥臂参数，使交流指零仪器D中无电流时即

2、ID=0，这时b、d两点的电位相等，电桥达到平衡交流电桥的基本原理一、交流电桥的平衡条件交流电桥的平衡必须满足两个条件：相对臂的阻抗的模的乘积相等；相对臂的阻抗角之和相等。=1．交流电桥必须按照一定方式配置桥臂的阻抗。通常将交流电桥中的两个桥臂设计为纯电阻。（1）如果电桥的相邻两臂接入纯电阻，则另外相邻两臂必须接入相同性质的阻抗。（2）如果电桥的相对桥臂接入纯电阻，则另外相对两桥臂必须接入异性阻抗。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。二、交流电桥的特点2.交流电桥的平衡必须反

3、复调节至少两个桥臂参数3．分别读数1．交流指零仪(1)具有与测量线路相适应的灵敏度：测量的准确度与指零仪的灵敏度有很密切的关系，指零仪的灵敏度愈高，测量的准确度也愈高；(2)零位干扰小(即零位稳定性高)：当电源电压、频率等因素变化时，存在噪声及有外界电磁场干扰时，仪表指示的偏转尽可能小，并能抑制50Hz电源干扰；(3)应具有一定的频率范围，对频率有选择性；(4)输入阻抗要高。2．交流电桥的电源(1)电源的电压稳定；(2)波形为正弦波；(3)频率稳定，具有一定的频率范围；(4)具有一定的功率，一般为0.

4、1~0.5W；(5)输出阻抗可以调节，以适应不同的负载要求。三、交流指零仪和电源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(

5、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值电感的电感电桥海氏电桥Q>10马克

6、士威电桥Q<0.5Q=3．测量互感的电桥海维赛德电桥及其等效电路去耦等效变换三、测量频率的电桥温氏电桥四、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110H3)电容：0.5pF1100F4)电感品质因数Q值：0105)电容损耗因数D(tg)值：00.1，0103．测量原理QSl8A型万能电桥原理很简

7、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)感应分压器的定义:按1978年IEC-618(国际电工委员会)规定，感应分压器简称IVD，是一个或多个相互连接的变压器组成的装置，用开关或其它方法使装置的输出电压等于输入电压的某个选定比例值。感应分压器的分类:1.按工作频段工频感应分压器(50Hz或60Hz);音频感应分压器(l

8、kHz和10kHz附近);超音频感应分压器(20kHz至100kHz)；高频感应分压器(1MHz左右)。2.按工作电压低压(低于220V)中压(低于600V)高压(高于1000V)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