用数字电桥测交流参数实验报告.docx
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用数字电桥测交流参数实验报告
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用数字电桥测交流参数实验报告
篇一:
用数字电桥测交流参数
篇二:
数字电桥测交流参数实验报告
四川大学网络教育学院
实验报告
实验名称:
用数字电桥测交流参数
学习中心兴城奥鹏学习中心姓名杨井均学号
实验内容:
用Th2080型LcR数字交流电桥测量RLc的各种参数,了解电
阻、电容、电感的特性
实验内容:
1.加电
首先将电源线带Iec一端接到电桥左后方的Iec插座上,另一端插入合适的电源
插座上,搬动电桥左后方的船形开关,即使电桥通电。
通电后,显示器、量程及
功能指示器随之变亮。
电桥可自动置于电感、电容测量档,并联等效及1Khz频
率状态。
正常情况下,内部电路加电几秒钟后即能稳定,便可进行测量。
2.被测元件的接入方法
⑴通常径向引线的元件可直接插入组合测试夹夹板内,而接入特殊柔性引线的元
件时,应借助夹板离合器进行,该离合装置位于测试夹的正下方。
⑵接入轴向引线元件时,为避免扭折引线,可采用轴向转接头,先把这两个配件
分别插入测试夹的两端,再将其间距调正到适合元件测量的位置,然后便将轴向
引线元件插入两端的配件夹内。
⑶在轴向转接头必需相当牢固定的场合,如在测量大量的同类元件时,需采用支
撑板。
安装支撑板:
首先把轴向转接头调整到适当的位置上,然后将支撑板悬置于轴向
转接头上方,让每个轴向转接头穿过支撑板上的槽缝,放好支撑板,将固定螺钉
对准电桥面板上的螺孔,最后上紧螺钉。
注意:
安装时不易将螺钉拧得过紧。
注意:
本电桥虽能够对充电电容接入测试进行防护,但最好应将充电电容经适当
电阻放电后才进行测量。
3.控制按键的操作
控制装置由6个接键构成,分上下两排于仪器面板右上方,图1-37所示。
上排
每个按键配有一支红色(LeD)发光二极管,按动一下发出红光表示该功能有效。
下排每个按键配有两支红色(LeD)发光二极管,这些红色发光二极管分别用来
指示各功能按键控制状态。
按动任一按键,如果是上方的LeD亮,要改变此状态,
需重新再按一下,就换为下方的LeD亮。
下面对各按键功能作说明:
⑴Lc--R按键
此键用来决定显示电抗还是电阻元件测量值,若按亮“Lc”左侧的LeD,电桥
即可测量电感或电容。
电桥可自动判定被测元件属于感性或容性,并将其测量值
显示在读数显示器上,同时量程指示相应的单位LeD亮。
若按亮R符号下的LeD,
电桥将测量电阻,此时量程指示面板中间一排电阻单位LeD将发亮。
⑵seR--pAR按键
测量时,某一元件的等效电路可在给定的频率上用串联或并联等效值来表示。
显
示串联等效时,应按亮seR指示器的LeD,显示并联等效值时则应按亮pAR指示
器的LeD。
注意:
对于高Q值的电感和电容,以及低Q值的电阻,主项等效值即:
电感元件的电感量、电容器的电容量、电阻器的电阻值在串、并联两种方式下实
际是相同的。
⑶100hz--1Khz按键
本按键用于选择测量频率,测量频率的选择取决于测量元件的类型。
值得注意的
是:
为了充分利用电桥对电感和电容的量程扩展能力,必需选用正确的测量频率。
量值高时应在100hz频率上测量,低量值应在1Khz频率上测量。
选择不当时,
电桥的自动提示系统将通过闪亮频率“100hz”或“1Khz”指示LeD来建议更
改测量频率。
⑷Q按键
选用Q值测量时,应按亮Q指示器,此时量程指示面板上所有LeD将全熄灭。
⑸bIAs按键
测量电解电容器时要用到2V直流偏压。
这可通过按动bIAs键获得。
注意:
在启用或消除偏压电压后,电桥需要约40秒钟方可恢复。
恢复期间,读数显示器上显示出bIAs字符,一旦bIAs字符消失,便可进行正常的测量,不再发生恢复延迟现象。
⑹LocK按键
按动LocK按键,可使电桥丧失自动量程选择功能,并将量程锁定在按动LocK键时的某一状态上,此功能在测量大批具有相同称值的元件是特别有用。
使用自动量程系统时,元件接入测试夹后至第一次显示准确读数的时间总计为0.5秒。
如果事先知道确切的量程,则可消除使用自动量程时的这段时间延时,从而可在测量大量元件时节省相当多的时间。
使用LocK装置的方法是,首先把某一典型的测试元件接入测试夹,一旦出现读数显示,便按动LocK键,注意此时LocK指示器LeD将亮,至此所有后续测量便可在同一量程上进行,直到再次按动LocK键或断电才能取消该功能。
4.使用中注意读数显示器与量程指示
⑴测量值在4位7段LeD显示器上显示。
小数点可自动移位,在某些测量中测量值将不用全部4位显示。
这是因为电桥具有鉴别显示位是否稳定,对于那些确认不稳定位将不予显示。
⑵在电桥能提供±0.25%±1个字的基本准确度的测量条件下,读数通常常用全部4位显示。
量程指示器在读数显示器的右侧(图A-36所示),电桥可根据被测元件的实际值,自动显示在某一单位上。
注意:
因Q值是无量纲的,因此在显示Q值时,量程指示LeD不会发亮。
⑶低准确度提示
当电桥显示不能达到基本准确度的数值时,电桥仍进行测量,但将通过量程指示器中相应的单位LeD每秒闪一次来指示测量为低精度。
此时如果适当改变控制功能,便能够改进测量准确度,这种情况仪器将自动通过闪亮相应的控制按键上的LeD来提示。
⑷串--并联提示
虽然电桥具有显示串联或并联等效值的选择性,但在不利的Q值情况下,用上述两种方式均不可能获得基本准确度。
当需要改动某一显示方式以便提高基本准确度时,电桥将通过闪亮串联或并联指示发光二极管,来提示这一变化。
若出现这种情况,按一下“seR--pAR”键,便可改变显示方式,从而提高测试准确度。
⑸频率提示
200μF~2000μF的电容,200h~2000h的电感,测量频率在100hz只能获得基本准确度。
同样,200pF~2nF的电容和200μh~2mh的电感,只有在1Khz测量频率上才能获得基本准确度,若用户在不能取得最佳精度的频率上,对上述范围的元件进行测量,电桥将通过闪亮频率指示LeD来指示用户应改变测试频率。
电桥在不适当的频率上测量,不能获得基本准确度。
5.建议采用的测量条件参考表A-10
表A-10测量条件参考
元件名称测量频率串--并联
电容<1μF1Khz并联(pAR)
电容≥1μF(非电解电容)100hz并联(pAR)
电容≥1μF(电解电容)100hz串联(seR)
电感<1h1Khz串联(seR)
电感≥1h100hz串联(shR)
电阻<10KΩ100hz串联(shR)
电阻≥10KΩ100hz并联(pAR)
当电桥在100hz和1Khz频率上,能同时提供串联和并联等效元件值时建议:
一定型号和数值的元件应采用一定的方式进行测量。
这样做是为了获得既最适合于元件的结构形式,又最适合于元件常用的工作方式的测量。
如大容量的电解电容器,常作为电源波滤元件,测量时会发现,1KhZ频率上的电容值明显低于100hz频率上的电容值。
这种现象是由于这类元件的几何结构有关诸因素所构成。
因此,电解电容在100hz频率上测量的电容值是最有用的,电解电容的损耗项通常在串联等效电阻(esR)上显示,因此,应该测量其串联电容和串联电阻值。
篇三:
交流电桥实验报告
交流电桥实验
交流电桥是测量交流元件阻抗的一种常用电桥,主要用来精确测量电器的电容量和线圈的电感量,也用于测量频率、损耗等电参量及一些可转换为电参数的非电量。
交流元件的电参数主要有电阻、电感、电容等。
交流电桥由直流电桥演化而来。
早期的交流电桥曾用音叉振荡器作为交流电源,用类似听筒的器具作为检测仪表。
到20世纪60年代,已开发出几十种用于不同目的的桥路,这类测量电桥统称为经典交流电桥,曾广泛应用于科学研究和技术领域。
由于受组成桥臂元件的电参数量值和残量的准确度的限制,经典交流电桥的测量准确度不高,60年代以后其应用范围大为缩小。
交流电桥由交流电源供电,两个桥臂提供电压比值或电流比值,用以比较另外两桥臂的阻抗。
20世纪50年代出现了利用电磁感应耦合臂供给电压比值或电流比值的交流电桥,称感应耦合比例臂电桥。
其测量准确度比经典交流电桥高几个数量级。
同时,由于电子技术的发展,大量半导体器件被用于构成桥臂,形成有源电桥。
70年代以来,数字技术被引入电磁测量领域,出现了数字电桥,除了使读数数字化外,还使电桥操作自动化并与计算机联合使用。
预备知识
直流电桥的有关知识。
如直流电桥的组成、平衡调节方法,单臂直流电桥和双臂直流电桥、电阻测量范围等。
基本要求
1、掌握交流电桥平衡原理。
2、掌握交流电桥平衡条件。
3、理解交流电桥的基本构造。
4、熟悉交流电桥平衡的调节方法。
5、分析平衡过程中各桥臂调节的顺序。
6、判断电桥的最佳平衡点。
7、自己接线,组成多种交流电桥,测量电感、电容及损耗。
实验原理
1、交流电桥平衡条件
交流电桥是对比直流电桥的结构而发展出来的,它在测量电路组成上与惠斯通电桥相~~~~ZZZZ1似,电桥的四个臂,2,3,4通常是复阻抗(可以是电阻、电容、电感或它们的组合),
ab间接交流电源e,cd间接交流平衡指
示器D(毫伏表或示波器等).
电桥平衡时,c、d两点等电位,由此得到交流电桥的平衡条件:
~~~~
Z1Z3=Z2Z4
~~~Z利用交流电桥测量未知阻抗x(Zx=Z1)的过程就是调节其余各臂阻抗参数使上式成立~
Z的过程.一般来说,x包含二个未知分量,实际上按复阻抗形式给出的平衡条件相当于两~
Z个实数平衡条件,电桥平衡时它们应同时得到满足,这意味着要测量x,电桥各臂阻抗参
数至少要有两个可调,而且各臂必须按电桥的两个平衡条件作适当配置.2、桥臂配置和可调参数选取的基本原则
在多数交流电桥中,为了使线路结构简单和实现“分别读数”(即电桥的两个可调参数分别只与被测阻抗的一个分量有单值的函数关系),常把电桥的两个臂设计成纯电阻(统称为
~
Z辅助臂),这样,除被测x外只剩一个臂具有复阻抗性质,此臂由标准电抗元件(标准电感
或标准电容)与一个可调电阻适当组合而成(称为比较臂),在这样的条件下,由交流电桥的平衡条件得到桥臂配置和可调参数选取的基本原则.
(1)当比较臂与被测臂阻抗性质相同(指同为电感性或电容性),二者应放在相邻的桥臂位置上;反之,应放在相对的桥臂位置上.
(2)若取比较臂的两个阻抗分量作可调参数,则当比较臂阻抗分量的联接方式(指串联或并联)与被测臂等效电路的联接方式一致时,二者应放在相邻的桥臂位置;反之,就放在相对的桥臂位置.
(3)当缺乏可调标准电抗元件或需要采用高精度固定电抗元件作为标准量具时,则选取辅助臂和比较臂所含电阻中的两个作为可调参数使电桥趋于平衡.(此时一般不能分别读数).
电桥达到平衡。
3.常用的交流电桥
(1)电容电桥
电容电桥主要用来测量电容器的电容量及损耗角,利用已知电容测量未知电容。
①电容器的损耗因数
等效串联电路中的c和R与等效并联电路中的cˊ、Rˊ是不相等的。
在一般情况下,当电容器介质损耗不大时,应当有c≈cˊ,R≤Rˊ。
所以,如果用R或Rˊ来表示实际电容器的损耗时,还必须说明它对于哪一种等效电路而言。
因此为了表示方便起见,通常用电容器的损耗角δ的正切tanδ来表示它的介质损耗特性,并用符号D表示,通常称它为损耗因数。
在串联等效电路中,损耗因数表示为
D?
tan?
?
在等效的并联电路中,损耗因数表示为
uRIR
?
?
?
cR
uc
?
c
uI1
D?
tan?
?
R?
?
Ic?
cu?
cR
应当指出,两种等效电路都是适合的,所以不管用哪种等效电路,求出的损耗因数是一致的。
串联电阻式电容电桥
②测量小损耗电容的电容电桥(串联电阻式电容电桥)
电容电桥适合用来测量损耗小的电容,被测电容cx接到电桥的第一臂,等效为电容cx′和串联电阻Rx′,其中Rx′表示它的损耗;与被测电容相比较的标准电容cn接入相邻的第四臂,同时与cn串联一个可变电阻Rn,桥的另外两臂为纯电阻Rb及Ra,当电桥调到平衡时,有
(Rx?
11
)Ra?
(Rn?
)Rbj?
cxj?
cn
式(15)的实数部分和虚数部分分别相等,即
/
/
?
RxRa?
RnRb?
?
RaRb
?
?
c
?
xcn
即
Rx?
Rb
RnRa
Ra
cnRb
cx?
由此可知,要使电桥达到平衡,必须同时满足式两个条件,因此至少调节两个参数。
电容的损耗因数D为
D?
tan?
?
?
cxRx?
?
cnRn
③测量大损耗电容的电容电桥(并联电阻式电容电桥)
并联电阻式电容电桥
假如被测电容的损耗大,则用上述电桥测量时,与标准电容相串联的电阻Rn必须很大,这将会降低电桥的灵敏度。
因此,当被测电容的损耗大时,宜采用另一种电容电桥的线路来进行测量,它的特点是标准电容cn与电阻Rx是彼此并联的,则根据电桥的平衡条件可以写成
1?
j?
cxRx
整理后可得
Ra?
1?
j?
cnRn
Rb
Rx?
Rb
RnRa
cx?
电容的损耗因数D为
Ra
cnRb
D?
tan?
?
(3)电感电桥
11
?
?
cxRx?
cnRn
电感电桥是用已知电感或电容来测量未知电感的电桥。
电感电桥有多种线路,通常采用标准电容作为与被测电感相比较的标准元件,从前面的分析可知,这时,标准电容一定要安置在与被测电感相对的桥臂中。
根据实际的需要,也可采用标准电感作为标准元件,这时,标准电感一定要安置在与被测电感相邻的桥臂中。
①电感器的品质因数
一般实际的电感线圈都不是纯电感,除了电抗xL=ωL外,还有有效电阻R,两者之比称为电感线圈的品质因数Q,即Q?
测量高Q值电感的电桥原理
?
L
R
②测量高Q值电感的电感电桥
这一常用的电桥电路又称为海氏电桥。
电桥平衡时,根据平衡条件可得
(Rx?
j?
Lx)(Rn?
简化和整理后可得
1
)?
RaRb
j?
cn
Lx?
RaRbcn
1?
(?
Rncn)2
RaRbRn(?
cn)2
Rx?
1?
(?
Rncn)2
海氏电桥的平衡条件与频率有关。
因此,在应用成品电桥时,若改用外接电源供电,必须注意要使电源的频率与该电桥说明书上规定的电源频率相符,而且电源波形必须是正弦
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- 数字 电桥 交流 参数 实验 报告