电气测量技术 第8章 电路参数的测量课件.ppt

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1、第8章电路参数的测量8.1电阻的测量8.2电容的测量8.3电感的测量思考题8电阻,电容,电感是电路的三种最基本参数,实际的元件具有复杂性，每一种元器件在高频工作时都会在不同程度上显示所有三种特性。如图所示即为电阻、电感、电容由于分布参数的影响其实际等效电路。实际的电阻,电容和电感的等效电路如图但在实际的测量中，为了简化计算,并不考虑如此复杂的形式，其简化的感抗与容抗元件的等效电路一般为如下形式：（a）电阻与电感串联；（b）电阻与电容串联（注意：容抗元件的等效电路形式有时也可为电阻与电容并联）同时定义：Q用于表征元件存储与消耗能量之比，常称为品质因数。对

2、于电感有对于电容有电阻,电容,电感的测量通常把被测参数转换成直流电压或频率后进行测量。8.1电阻的测量1.电阻的参数和种类如图（a）所示电阻为碳膜电阻直接标示法，阻值为100Ω，精度为1%。图（b）所示为电阻额定功率的直接标示法。（c）为电阻色环表示法。各种颜色代表的量值如表所示，目前一般有4环和5环电阻。测量电阻的方法有很多，传统的有电桥法，恒流源法等。当对电阻的测量精度要求很高时，传统的直流电桥测量方法仍然广泛使用。一种叫惠斯登电桥的测量方法原理如图所示,图中R1、R2是固定电阻，R1/R2=K，RN为标准电阻，Rx为被测电阻，G为检流计。测量时，通过调节RN

3、，使电桥平衡，即检流计指示为零。此时有也即R2RN=R1Rx所以有8.1.1比例运算器法RN为标准电阻UN为基准电压源R2为被测电阻电路为典型的反相比例放大器如认为运放为理想运放的话，则或8.1.2积分运算器法适用于测量高阻值的电阻，测量范围可达109至1014Ω，测量精度可达0.1%左右。S为测量开始开关，RS为被测电阻S闭合，作好测量准备，S断开，测量开始。积分器输出负向锯齿波线形电压。当积分器输出电压到达第一个比较电平Ua时，上下电平比较器输出翻转信号打开计数门，标准时标信号通过计数门，计数器开始计数。当积分器输出电压到达第二个比较电平Ub时，上下电平比较器

4、输出翻转信号关闭计数门，计数器停止计数。则开门时间内计数值为ΔT=NTCΔT与积分器输出电压的斜率有关，而斜率与被测电阻RS有关。t1t2UaUb开门时间ΔT误差分析：产生误差的原因有计数器的计数量化误差时标的稳定性误差积分电容的泄露电阻所引起的误差放大器零电流I0在被测电阻RS上产生的压降虽然I0极小，但由于被测电阻较大，因此I0在被测电阻上产生的压降仍不可忽略。其相对误差为在数字万用表中的电阻测量电路：恒流源电路测电阻比例法测电阻具体电路分析……………….8.2电容的测量电容的特性与测量1.电容的参数、种类与标识方法1）电容的参数电容的主要参数为电容量和额定工

5、作电压。电容量表示在单位电压上电容器上能存储多少电荷。2)电容的种类电容器的种类很多。根据制作材料来分，有铝质电容、钽电容、云电容、独石电容、涤纶电容、瓷片电容等等。根据工作电压来分，有低压电容和高压电容。根据工作频率来分，有低频电容和高频电容。还有固定电容、可变电容、穿心电容等等，可根据工作条件与要求加以选用。3)标注方法和电阻的标注方法相类似，电容的标注方法有直标法和色标法。2.电容的测量：电容的测量方法有很多，早期有谐振法，高频Q表等。1)用谐振法测量测量电路如图4.13所示，图中Us为激励信号源，L为标准电感，Cs为确定的电感分布电容，R为信号源内阻，

6、Cx为被测电容。测量时可反复调节信号源频率，使电压表读数最大，这时信号源的频率为f0，由电路谐振条件可知即所以2)用Q表测量Q表常用于对在高频下工作的电容器进行测量。这时被测电容器可等效为一个理想电容与一个较大的电阻相并联的模型。实际测量电路如图4.14所示。选择合适的外接标准电感L0。将Q表的调谐电容C置至最大电容量附近，调节振荡器频率使电路谐振，这时谐振频率为f0，电路Q值为Q1。接着将被测电容Cx跨接于“外接电容”上，重新调整调谐电容,使电路达到谐振，将新的调谐电容的值记为C2，新的Q值为Q2。这时有8.2.1恒流法测电容原理:当开关S时，计数器和被测电

7、容清零，作好测量准备，当开关打向测量时，恒流源I向电容C充电，经过T时间后，电容C两端电压UC大于UR，比较器翻转输出0电平，使得计数器停止计数。在T时间内，C上所充电荷Q=IT，电容C两端电压UC=Q/C，则UC=IT/C，或C=IT/UC。由于恒流源I已知，而T=NTCP，UC=UR因而恒流法电路各点波形图tttttURUBQCP计数脉冲复位测量UA8.2.1比较法测电容电路上部为一比例恒流源，R1为量程电阻，不同阻值对应不同量程。当开关S合上，C清零，断开S，量程电流向C充电，A1输出由低变高，（A2）起始为高电平）。U0输出为高，通过U0向C