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1、14.1 直流电位差计直流电位差计是测量直流电压的比较仪器，测量直流电压的误差可小于0.005%。直流电位差计能提供可变、准确的标准直流电压Us，用以与被测电压Ux相比较，用磁电系检流计做检测仪表。第1页/共30页21.直流电位差计的补偿原理按获得可变标准电压的方法不同，直流电位差计分定阻变流式和定流变阻式两种。第2页/共30页3定流变阻式电位差计第3页/共30页42.直流电位差计的分类和主要技术指标按被测电压端口输出电阻的高低可分为高阻电位差计（输出电阻大于10k/V）用于测量大电阻上的电压及高内阻电源的电动势，其工作电流小，不需大容量工作电源供电；低阻电位差计（输出电阻小于100/V）用于
2、测量小电阻的电压及低内阻电源的电动势，其工作电流大，应由大容量电源供电。按被测量量限可分为高电压电位差计，测量上限2V左右，输出电阻高达2204，工作电流I0为0.1mA左右；低电压电位差计，测量上限20mV左右，输出电阻20，工作电流I0为1mA左右。第4页/共30页5几种国产直流电位差计的主要技术指标 型号型号测量范围测量范围工作电压工作电压(V)工作电流工作电流(mV)准确度级别准确度级别UJ1100V1.1605V10V0.1160V1V0.0116V1.93.5320.05UJ9/110V1.21110V1.32.20.10.02UJ251V1.91111V1.952.20.10.0
3、1UJ260.1V2.2111mV0.5V110.555mV5.86.4100.02第5页/共30页6直流电位差计的准确度有8个级别 0.0005，0.001，0.002，0.005，0.01，0.02，0.05，0.1 各准确度级别的基本误差计算 其中：U为电位差计数读盘最小步进电压值；b为附加误差系数第6页/共30页73.直流电位差计的应用直流电位差计除了可以测量有限大小的电压或电动势外，还可以用来测量高电压（高电动势）、电流、直流功率和电阻。电位差计测高电压 将直流高压用电阻分压器降压到量限以内，测量结果折算到高压值。第7页/共30页8电位差计测电流、功率、电阻 被测电流为:功率为:电阻
4、的测量:第8页/共30页94.2 直流电桥 电位差计和电桥都属于比较式测量仪表，电位差计用于测量有源量(电压或电动势)，而直流电桥专用于测量电阻。直流电桥是测量电阻或与电阻有关参量的比较式仪表，它通过被测电阻与标准电阻的比较实现测量，其准确度可达十万分之几，通常可做到0.1、0.2级。直流电桥分两种，即单比电桥和双比电桥。单比电桥又称惠斯登(Wheatstone)电桥，用于测量阻值为10109的电阻，在保证高精度测量时，范围为1104；双比电桥又称凯尔文(Kelvin)电桥，主要用于测量1010-6的电阻。第9页/共30页10 直流单比电桥原理电路 电桥平衡时，有：即 未知电阻的阻值:1.直流
5、单比电桥第10页/共30页11 电桥平衡时，被测电阻的数值与电源无关，因此，平衡电桥对电源的稳定性要求不高。在灵敏度足够的情况下，电源电压波动对测量结果没有影响。电桥的准确度主要由比例臂和比较臂的准确度决定。第11页/共30页122.直流单比电桥的误差公式按使用条件不同，直流单比电桥分实验室型和便携型两种。由于接触电阻和导线电阻的影响，直流单比电桥测量阻值较低电阻时测量误差较大。直流单比电桥的误差公式为：第12页/共30页133.直流双比电桥直流双比电桥的原理电路 第13页/共30页14直流双比电桥星形等效电路等效电阻第14页/共30页15转换后的电桥等效电路是一个单比电桥，当电桥平衡时，根据
6、单比电桥平衡条件，有：即 式中 第15页/共30页16若 ，则双比电桥的测量结果表达式为 测量结果表达式中多了一项更正项或称误差项l 在结构上通常采用R1与R2、R3、R4联动的调节方法；l 尽量减小跨线电阻R的值。第16页/共30页174.3 交流电桥第17页/共30页181.交流电桥的工作原理交流四臂电桥原理电路 为交流阻抗，由交流电阻器、电容器、自感线圈及互感线圈组成，电源为频率范围很宽的正弦波交流电源。第18页/共30页19 由于实际使用的交流指零仪的输入阻抗都很高，可作为无穷大处理，所以，讨论交流电桥的平衡条件时，只考虑指零仪两端的电压 交流电桥的平衡条件是 即 辐度平衡条件相角平衡
7、条件第19页/共30页20交流四臂电桥平衡时，两相对电臂阻抗的模的乘积相等，相角之和也要相等。相角平衡条件非常重要，根据它能立即确立如何正确选择、安排四臂的元件(容性、感性)。不是任意四个阻抗构成的交流电桥均可以调节平衡，也不是任意选择两个可调参数都能把交流电桥调节平衡，这两个可调参数必须是一个能调节阻抗的实数部分，另一个能调节阻抗的虚数部分，如果安排不当，则无论如何都不能使电桥达到平衡。第20页/共30页21若在 Z4的位置上接被测阻抗 ，则：即 上述平衡条件也可用直角坐标形式表示为第21页/共30页22在调节交流电桥平衡以实现对被测阻抗的测量时，至少应设置两个可变参数，满足两个方程。电桥平
8、衡后由这两个方程确定两个未知参数。联立求解上面两式得 第22页/共30页232.交流电桥的分类（a）（b）（c）（d）（e）交流电桥典型组合方式分类（a）实比型（b）实比型（c）虚比型（d）实积型（e）虚积型第23页/共30页243.实用交流电桥举例p西林(Schering)电桥p麦氏(Maxwell)电桥p海氏(Hay)电桥p欧文(Owen)电桥p文氏(Wien)电桥第24页/共30页25(1)西林(Schering)电桥虚积电桥，用于测量高压电容器平衡时选择R2、R4作为可调量第25页/共30页26(2)麦氏(Maxwell)电桥实比电桥，用于测量低Q值的电感平衡时选择C4、R4作为可调量第26页/共30页27(3)海氏(Hay)电桥平衡时:当 时，则有 实积电桥，用于测量Q值较高的铁心线圈的电感第27页/共30页28(4)欧文(Owen)电桥属于虚比电桥，用于电感的准确测量。平衡时选择C3、R3作为可调量第28页/共30页29(5)文氏(Wien)电桥实比电桥，用于正弦电源频率的测量。平衡时若 ，则第29页/共30页30谢谢您的观看！第30页/共30页