比較式電測(cè)儀表CH4

1、第第4章章 比較式電測(cè)儀表比較式電測(cè)儀表比較式電測(cè)儀表將被測(cè)對(duì)象直接與標(biāo)準(zhǔn)量作比較，從而確定被測(cè)對(duì)象的大小。使用的標(biāo)準(zhǔn)量包括標(biāo)準(zhǔn)電壓(標(biāo)準(zhǔn)電池、齊納管穩(wěn)壓值等)、標(biāo)準(zhǔn)電阻、標(biāo)準(zhǔn)電容、標(biāo)準(zhǔn)電感等。2l比較式電測(cè)儀表又分補(bǔ)償測(cè)量?jī)x表和電橋測(cè)量?jī)x表，補(bǔ)償法測(cè)量?jī)x表有全補(bǔ)償和差值補(bǔ)償兩種 34.1 直流電位差計(jì)直流電位差計(jì)l直流電位差計(jì)是測(cè)量直流電壓的比較儀器，測(cè)量直流電壓的誤差可小于0.005%。l直流電位差計(jì)能提供可變、準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)直流電壓Us，用以與被測(cè)電壓Ux相比較，用磁電系檢流計(jì)做檢測(cè)儀表。41. 直流電位差計(jì)的補(bǔ)償原理直流電位差計(jì)的補(bǔ)償原理l按獲得可變標(biāo)準(zhǔn)電壓的方法不同，直流電位差計(jì)分定阻變

2、流式和定流變阻式兩種。 5定流變阻式電位差計(jì)定流變阻式電位差計(jì)62. 直流電位差計(jì)的分類(lèi)和主要技術(shù)指標(biāo)直流電位差計(jì)的分類(lèi)和主要技術(shù)指標(biāo)l按被測(cè)電壓端口輸出電阻的高低可分為l高阻電位差計(jì)（輸出電阻大于10k/V）用于測(cè)量大電阻上的電壓及高內(nèi)阻電源的電動(dòng)勢(shì)，其工作電流小，不需大容量工作電源供電；l低阻電位差計(jì)（輸出電阻小于100/V）用于測(cè)量小電阻的電壓及低內(nèi)阻電源的電動(dòng)勢(shì)，其工作電流大，應(yīng)由大容量電源供電。l按被測(cè)量量限可分為l高電壓電位差計(jì)，測(cè)量上限2V左右，輸出電阻高達(dá)2204，工作電流I0為0.1mA左右；l低電壓電位差計(jì)，測(cè)量上限20mV左右，輸出電阻20，工作電流I0為1mA左右。7幾

3、種國(guó)產(chǎn)直流電位差計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)幾種國(guó)產(chǎn)直流電位差計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo) 型號(hào)型號(hào)測(cè)量范圍測(cè)量范圍工作電壓工作電壓(V)工作電流工作電流(mV)準(zhǔn)確度級(jí)別準(zhǔn)確度級(jí)別UJ1100V1.1605V10V0.1160V1V0.0116V1.93.5320.05UJ9/110V1.21110V1.32.20.10.02UJ251V1.91111V1.952.20.10.01UJ260.1V2.2111mV0.5V110.555mV5.86.4100.028l直流電位差計(jì)的準(zhǔn)確度有8個(gè)級(jí)別 0.0005，0.001，0.002，0.005，0.01，0.02，0.05，0.1 各準(zhǔn)確度級(jí)別的基本誤差計(jì)算UbU

4、ax% 其中：U為電位差計(jì)數(shù)讀盤(pán)最小步進(jìn)電壓值；b為附加誤差系數(shù)93. 直流電位差計(jì)的應(yīng)用直流電位差計(jì)的應(yīng)用l直流電位差計(jì)除了可以測(cè)量有限大小的電壓或電動(dòng)勢(shì)外，還可以用來(lái)測(cè)量高電壓（高電動(dòng)勢(shì)）、電流、直流功率和電阻。xxURRRU221電位差計(jì)測(cè)高電壓電位差計(jì)測(cè)高電壓 將直流高壓用電阻分壓器降壓到量限以?xún)?nèi)，測(cè)量結(jié)果折算到高壓值。 10電位差計(jì)測(cè)電流、功率、電阻電位差計(jì)測(cè)電流、功率、電阻 被測(cè)電流為: NxxRUI 功率為: xxIUP 電阻的測(cè)量: xxxIUR 114.2 直流電橋直流電橋 l電位差計(jì)和電橋都屬于比較式測(cè)量?jī)x表，電位差計(jì)用于測(cè)量有源量(電壓或電動(dòng)勢(shì))，而直流電橋?qū)Ｓ糜跍y(cè)量電阻

5、。l直流電橋是測(cè)量電阻或與電阻有關(guān)參量的比較式儀表，它通過(guò)被測(cè)電阻與標(biāo)準(zhǔn)電阻的比較實(shí)現(xiàn)測(cè)量，其準(zhǔn)確度可達(dá)十萬(wàn)分之幾，通常可做到0.1、0.2級(jí)。l直流電橋分兩種，即單比電橋和雙比電橋。l單比電橋又稱(chēng)惠斯登(Wheatstone)電橋，用于測(cè)量阻值為10109的電阻，在保證高精度測(cè)量時(shí)，范圍為1104；l雙比電橋又稱(chēng)凱爾文(Kelvin)電橋，主要用于測(cè)量1010-6的電阻。12 直流單比電橋原理電路 電橋平衡時(shí)，有： ERRRERRR434212即 4321RRRR未知電阻的阻值: 431RRRRx1. 直流單比電橋直流單比電橋13 l電橋平衡時(shí)，被測(cè)電阻的數(shù)值與電源無(wú)關(guān)，因此，平衡電橋?qū)﹄娫?/p>

6、的穩(wěn)定性要求不高。l在靈敏度足夠的情況下，電源電壓波動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響。l電橋的準(zhǔn)確度主要由比例臂和比較臂的準(zhǔn)確度決定。 142. 直流單比電橋的誤差公式直流單比電橋的誤差公式l按使用條件不同，直流單比電橋分實(shí)驗(yàn)室型和便攜型兩種。l由于接觸電阻和導(dǎo)線電阻的影響，直流單比電橋測(cè)量阻值較低電阻時(shí)測(cè)量誤差較大。 直流單比電橋的誤差公式為：直流單比電橋的誤差公式為：)%(RbRaKx153. 直流雙比電橋直流雙比電橋直流雙比電橋的原理電路 16直流雙比電橋星形等效電路433RRRRRRenena4334RRRRRRenb434RRRRRRenenc等效電阻17轉(zhuǎn)換后的電橋等效電路是一個(gè)單比電橋，當(dāng)電

7、橋平衡時(shí)，根據(jù)單比電橋平衡條件，有：12)()(RRRRRRcxNa即 xNxRRRRR12式中 143412312)()(RRRRRRRRRRRRRRenencax18若 ，則雙比電橋的測(cè)量結(jié)果表達(dá)式為 0 xRNxRRRR12測(cè)量結(jié)果表達(dá)式中多了一項(xiàng)更正項(xiàng)或稱(chēng)誤差項(xiàng)xRl 在結(jié)構(gòu)上通常采用R1與R2、R3、R4聯(lián)動(dòng)的調(diào)節(jié)方法；l 盡量減小跨線電阻R的值。194.3 交流電橋交流電橋201. 交流電橋的工作原理交流電橋的工作原理交流四臂電橋原理電路 11111zjXRZ22222zjXRZ33333zjXRZ44444zjXRZ 為交流阻抗，由交流電阻器、電容器、自感線圈及互感線圈組成，電源

8、為頻率范圍很寬的正弦波交流電源。 1234,Z ZZ Z21 由于實(shí)際使用的交流指零儀的輸入阻抗都很高，可作為無(wú)窮大處理，所以，討論交流電橋的平衡條件時(shí)，只考慮指零儀兩端的電壓 SSSbdUZZZZZZZZZZUZZZUZU)(43214132434212交流電橋的平衡條件是 4321ZZZZ即 4132zzzz4132輻度平衡條件相角平衡條件22l交流四臂電橋平衡時(shí)，兩相對(duì)電臂阻抗的模的乘積相等，相角之和也要相等。l相角平衡條件非常重要，根據(jù)它能立即確立如何正確選擇、安排四臂的元件(容性、感性)。l不是任意四個(gè)阻抗構(gòu)成的交流電橋均可以調(diào)節(jié)平衡，也不是任意選擇兩個(gè)可調(diào)參數(shù)都能把交流電橋調(diào)節(jié)平衡

9、，這兩個(gè)可調(diào)參數(shù)必須是一個(gè)能調(diào)節(jié)阻抗的實(shí)數(shù)部分，另一個(gè)能調(diào)節(jié)阻抗的虛數(shù)部分，如果安排不當(dāng)，則無(wú)論如何都不能使電橋達(dá)到平衡。23若在 Z4的位置上接被測(cè)阻抗 ，則： xxxxxjXRzZ)(123123213zzzZZZZx即 123zzzzx123x上述平衡條件也可用直角坐標(biāo)形式表示為323211XXRRXXRRxx233211XRXRXRXRxx24在調(diào)節(jié)交流電橋平衡以實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)阻抗的測(cè)量時(shí)，至少應(yīng)設(shè)置兩個(gè)可變參數(shù)，滿足兩個(gè)方程。電橋平衡后由這兩個(gè)方程確定兩個(gè)未知參數(shù)。聯(lián)立求解上面兩式得)(13212133123212121XXRXXRXXRRRRXRRx)(1132321231321212

10、1XRRXXXXRRXRRXRXx 252. 交流電橋的分類(lèi)交流電橋的分類(lèi) （a） （b） （c） （d） （e）交流電橋典型組合方式分類(lèi)（a） 實(shí)比型 （b） 實(shí)比型 （c）虛比型 （d） 實(shí)積型 （e） 虛積型263. 實(shí)用交流電橋舉例實(shí)用交流電橋舉例p西林(Schering)電橋p麥?zhǔn)?Maxwell)電橋p海氏(Hay)電橋p歐文(Owen)電橋p文氏(Wien)電橋27(1) 西林西林(Schering)電橋電橋234RCCRx324CRRCx虛積電橋，用于測(cè)量高壓電容器平衡時(shí)選擇R2、R4作為可調(diào)量28(2) 麥?zhǔn)消準(zhǔn)?Maxwell)電橋電橋342RRRRx432CRRLx實(shí)比電橋，用于測(cè)量低Q值的電感平衡時(shí)選擇C4、R4作為可調(diào)量29(3) 海氏海氏(Hay)電橋電橋平衡時(shí): 24424243)(1)(RCCRRRRx244432)(1RCCRRLx當(dāng) 時(shí)， 則有 10Q1)(1244RC242432CRRRRx432CRRLx實(shí)積電橋，用于測(cè)量Q值較高的鐵心線圈的