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1、会计学1比较比较(bjio)仪表仪表第一页，共21页。1 1、工作、工作、工作、工作(gngzu)(gngzu)原理原理原理原理工作工作(gngzu)电电流回路流回路校准校准(jio zhn)回回路路测量测量回路回路 回路回路称为工作电流回路，它称为工作电流回路，它包括工作电源包括工作电源E,工作电流调节电阻工作电流调节电阻R0,标准电阻标准电阻RN，测量电阻测量电阻R。它的作用是提供一。它的作用是提供一个稳定的工作电流个稳定的工作电流I0。校准回路校准回路由标准由标准电池电池En，检流计检流计P和和标标准电阻准电阻Rn组成。组成。测量回路由测量回路由测量电阻测量电阻R、检流计、检流计P和转换
2、开关和转换开关S等构成。等构成。R是是R的一部分的一部分,可以按十进制数连续可调。可以按十进制数连续可调。第第2页页/共共21页页第1页/共21页第二页，共21页。测量：把开关(kigun)置于位置2，调节电阻R使检流计P再次指零，表明Ux与US互相补偿，即2、测量、测量(cling)步步骤骤 定工作电流定工作电流(dinli)：测量时测量时,先将开关先将开关S拨在拨在1位置位置,调节可调节可变电阻变电阻R0，调整工作电流，调整工作电流(dinli)I0，使检流计使检流计P指零，则说明标准指零，则说明标准电池电池En与标准电阻与标准电阻Rn上的上的压降相互补偿。压降相互补偿。工作电工作电流回路
3、流回路校准校准回路回路测量测量回路回路I0RN=ENI0=EN/RN第第3页页/共共21页页第2页/共21页第三页，共21页。从上述原理可以从上述原理可以(ky)得出电位差计的两个得出电位差计的两个特点：特点：电位差计的平衡是利用电位互相补偿的原理制成的,测量回路不从被测量UX中取用电流(dinli)(检流计P指零),消除了对被测量的影响。被测量数值由标准量被测量数值由标准量RN、EN等决定等决定(judng),因此电位因此电位差计准确度很高。差计准确度很高。第第4页页/共共21页页第3页/共21页第四页，共21页。测量(cling)回路校准(jio zhn)回路工作电流(dinli)回路检流
4、计标准电池实用直流电位差计举例实用直流电位差计举例第第5页页/共共21页页第4页/共21页第五页，共21页。（1）、测量较高电压时：原理电路如图2-1-4所示。R1和R2构成(guchng)分压器，先用电位差计测得Ux后,再用分压公式推算出Ux：Ux=(R1+R2)U x /R23、电位差计的应用、电位差计的应用(yngyng)第第6页页/共共21页页第5页/共21页第六页，共21页。（4）测量电阻(dinz)（间接）：也分两步进行,先测出流过电阻(dinz)的电流Ix,再测出其两端的电压 Ux,则Rx=Ux/Ix用直流电位差计测量电流的原理电路如图2-1-5所示,在被测电流支路串入数值已知的
5、标准电阻Rn作取样电阻,用直流电位差计测得Rn两端(lin dun)的电压Ux,则被测电流为：Ix=Ux/Rn（3）功率测量：只要(zhyo)按上述测量电压、电流的方法测出Ux与Ix,则功率为P=Ux Ix（2）测量电流测量电流（间接）：（间接）：第第7页页/共共21页页第6页/共21页第七页，共21页。直流电桥(din qio)分两种,即单电桥(din qio)和双电桥(din qio)。单电桥(din qio)又称惠斯登(Wheatstone)电桥(din qio),用于测量阻值为10109W的电阻(保证高精度测量时,范围为1104W)；直流双电桥(din qio)又称凯尔文(Kelvin
6、)电桥(din qio),主要用于测量阻值10W以下的电阻。直流电桥是精确测量电阻等电路参数的一种比较(bjio)仪表,它 通过被测电阻与标准电阻的比较(bjio)实现测量,其准确度可达十万分之几,仪表准确度不难达到0.1、0.2级。3.2 直流电桥直流电桥第第8页页/共共21页页第7页/共21页第八页，共21页。直流单电桥的原理电路(dinl)如图2-2-1所示,图中,R1、R2、R3和R4构成四个桥臂,直流电源E和指零仪(如检流计)分别接在电阻桥体的ab与cd对角线上。测量电阻时,被测电阻作一个桥臂(如R1),另外三个桥臂由标准电阻构成,阻值已知且可调节改变。当调节电桥(din qio)的
7、某个桥臂使Ig=0时,即Ucd=0,称此状态为“电桥(din qio)平衡”。一、直流单电桥一、直流单电桥(din qio)第第9页页/共共21页页第8页/共21页第九页，共21页。上式说明：电桥平衡时,电桥对臂电阻（阻抗(zkng)）之积相等。“电桥电桥(din qio)平衡平衡”,即检流计即检流计P指零指零,则则Ip=0,Ubd=0。故有：。故有：I1 R1=I3 R3 I2 R2 =I4R4 由于由于(yuy)Ip=0,按基尔霍夫定律按基尔霍夫定律可得可得I1=I2 和和I3=I4,并将两式相除可得：并将两式相除可得：被测电阻被测电阻 Rx=R1 R4R3 （2-2-1）1、电桥平衡、电
8、桥平衡R3Rx=R1R4第第10页页/共共21页页第9页/共21页第十页，共21页。从式2-2-1可见,电桥平衡时,被测电阻的数值与电源E无关。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(bl)臂和比较臂的准确度决定,此两臂皆可用标准电阻,因此准确度很高。在实际电桥线路中,常把比值R2/R3做成10n型,提供一个准确的比值,因此R1、R3又称比例(bl)臂。R4具有多档十进制结构,可由零值起连续调节,称作比较臂,它的数值位数反映电桥的测量准确度。2、电桥、电桥(din qio)准准确度确度第第11页页/共共21页页第10页/共21页第十一页，共21页。3 3、
9、实用、实用、实用、实用(shyng)(shyng)直流单电桥（直流单电桥（直流单电桥（直流单电桥（QJ23aQJ23a型）型）型）型）第第12页页/共共21页页第11页/共21页第十二页，共21页。交流电桥的工作交流电桥的工作(gngzu)原原理理经典交流电桥(din qio)，简称经典电桥(din qio)。原理电路如图2-3-1所示，2.3 交流电桥交流电桥 图中Z1、Z2、Z3和Z4为交流阻抗，电源为正弦交流电压源，其频率(pnl)范围可能很宽，D为交流平衡指示器。图图2-3-1交流电桥原理电路交流电桥原理电路第第13页页/共共21页页第12页/共21页第十三页，共21页。在正弦稳态条件
10、(tiojin)下,经典电桥的四个臂的阻抗Z1、Z2、Z3和Z4可表示为：分析分析分析分析(fnx)(fnx)Z1=R1+jX1=z11；Z2=R2+jX2=z22；Z3=R3+jX3=z33；Z4=R4+jX4=z44；式中式中 为阻抗的模为阻抗的模,j ji=arctan(Xi/Ri)为阻抗的相为阻抗的相位角位角,Ri=zicosj ji,Xi=zisinj ji,i=1,2,3,4;容性阻抗的容性阻抗的j ji0。第第14页页/共共21页页第13页/共21页第十四页，共21页。SSSbdUZZZZZZZZZZUZZZUZU.)(43214132434212+-=+-+=.式（式（2-3-
11、1）为辐度平衡条件，式（）为辐度平衡条件，式（2-3-2）为相角）为相角(xin jio)平平衡条件。衡条件。讨论交流电桥的平衡条件时讨论交流电桥的平衡条件时,只考虑指零仪两端的电压只考虑指零仪两端的电压Ubd=UbcUcd,由图可知：由图可知：.即即z2z3=z1z4 （2-3-1）j j2+j+j3=j=j1+j+j4（2-3-2）Z2Z3=Z1Z4平衡条件平衡条件对臂阻抗对臂阻抗(zkng)乘积相等乘积相等对臂阻抗对臂阻抗(zkng)模的模的乘积相等乘积相等对臂阻抗辐角之和相等对臂阻抗辐角之和相等电桥平衡时，电桥平衡时，可见，交流电桥，可见，交流电桥的平衡条件是：的平衡条件是：即 Z2Z
12、3Z1Z4=0第第15页页/共共21页页第14页/共21页第十五页，共21页。在调节交流电桥平衡(pnghng)以实现对被测阻抗的测量时，至少应设置两个独立可变参数，满足两个方程。也就是说，交流四臂电桥平衡时，两相对也就是说，交流四臂电桥平衡时，两相对(xingdu)电臂阻抗的电臂阻抗的模的乘积相等，相角之和也要相等。模的乘积相等，相角之和也要相等。若在Z4的位置(wi zhi)上接被测阻抗 Zx=zxjx=Rx+jXx，则即即 zx=z3z2/z1 （2-3-3）j jx=j=j2+j+j3-j-j1（2-3-4）参数调节参数调节第第16页页/共共21页页第15页/共21页第十六页，共21页
13、。有关电桥调平衡有关电桥调平衡有关电桥调平衡有关电桥调平衡(pnghng)(pnghng)的事项的事项的事项的事项 （1）交流电桥四个桥臂阻抗配置不当）交流电桥四个桥臂阻抗配置不当(b dn),电桥就不能平衡。例如两相邻桥臂为纯电阻时电桥就不能平衡。例如两相邻桥臂为纯电阻时,余下的两个余下的两个桥臂必须配备性质相同的阻抗；若两相对桥臂都是纯电阻桥臂必须配备性质相同的阻抗；若两相对桥臂都是纯电阻,则余下则余下的两个桥臂必须是性质相反的阻抗。的两个桥臂必须是性质相反的阻抗。（2）尽量使电桥）尽量使电桥(din qio)的平衡条件与电源频率无关。的平衡条件与电源频率无关。（3）桥臂尽量不要用电感作已
14、知的度量器。因为电感在）桥臂尽量不要用电感作已知的度量器。因为电感在制造上难以把电阻分开。制造上难以把电阻分开。（4）至少要设置两个独立可调的元件,才能调平衡。被测量只和一个可调元件有关的称“可分别读数”。实用的电桥能够分别读数。第第17页页/共共21页页第16页/共21页第十七页，共21页。交流电桥计算交流电桥计算(j sun)例题例题 例例1 如图所示电桥又称为串如图所示电桥又称为串联电容联电容(dinrng)电桥电桥,用于测量电用于测量电容容(dinrng)器器,试计算试计算Cx,Rx。解：当电桥解：当电桥(din qio)平衡平衡时时,可得可得即即根据实部、虚部分别相等根据实部、虚部分
15、别相等,整理可得：整理可得：当选定当选定R2 R4为可调为可调,Cx是可分别读数的。而且是可分别读数的。而且与电源的频率无关。与电源的频率无关。第第18页页/共共21页页第17页/共21页第十八页，共21页。交流电桥计算交流电桥计算(j sun)例例题题 例例2 有一交流电桥如图所示有一交流电桥如图所示,试问试问(shwn)：（1）该电桥能否平衡？如果能平衡）该电桥能否平衡？如果能平衡,写出其平写出其平衡方程式。衡方程式。（2）若调节）若调节R2和和R4能否平衡能否平衡,为什么？为什么？解：（解：（1）可以）可以(ky)平衡平衡,因为因为(1+3)可以可以(ky)调到零。调到零。（2）只调节）
16、只调节R2、R4不能满足方程组不能满足方程组,故不能平衡故不能平衡.第第19页页/共共21页页第18页/共21页第十九页，共21页。第第3章章 习题习题(xt)2-2 为什么用直流电位差计测量电压可以(ky)达到较高的测量准确度？2-6 为什么不能用单电桥测量(cling)小电阻？2-10 为什么交流电桥平衡的调节至少要设置两个参数，而且要反复调节？答：因为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,二互相影响，因此调节平衡要反复调试。答：（答：（1）被测量与标准量直接比较，（）被测量与标准量直接比较，（2）电位差计测量时不从）电位差计测量时不从被测电路取用电流。被测电
17、路取用电流。答：单电桥接触电阻和小电阻接近答：单电桥接触电阻和小电阻接近,将影响测量精度，使误差很将影响测量精度，使误差很大大,所以不能使用。所以不能使用。第第20页页/共共21页页第19页/共21页第二十页，共21页。1、什么是比较式仪表，电气(dinq)测量中常用的有哪几种？2、为什么用直流电位差计测量电压可以达到较高的 测量准确度？3、为什么不能用单电桥测量小电阻？4、交流电桥的电桥平衡方程及其应用（如课件例题）。5、为什么交流电桥平衡的调节至少要设置两个参数，而且要反复调节？6、交流电桥若要平衡，当两相邻（或相对）桥臂为纯电 阻时,对余下的两个桥臂阻抗性质有何要求？7、说明定流变阻式直流电位差计的工作步骤。本章本章本章本章(bn zhn(bn zhn)课后课后课后课后复习题复习题复习题复习题第第21页页/共共21页页第20页/共21页第二十一页，共21页。