交流电桥实验报告完整

交流电桥实验报告完整 电桥 完整 实验 报告 交流 电桥实验 实验报告 惠斯通电桥实验报告 篇一:东南大学 交流电桥 实验报告 交流电桥 交流电桥与直流电桥相似，也是由四个桥臂组成，但组成桥臂的元件不单是电阻，还可包括电容、电感、互感以及它们的组合。由于交流电桥的桥臂特性变化繁多，比直流电桥有更多的功能，因而使用得更广泛。它不仅可用于测量电阻、电感、电容、磁性材料的磁导率、电容的介质损耗等，还可利用交流电桥平衡条件与频率的相关性来测量频率，它是测量仪器中常用的基本仪器之一。 本实验要求掌握交流电桥的组成原理和用交流电桥测量电感和电容的方法。 1.实验原理 交流电桥与直流电桥相似，如果把惠斯通电桥的四个桥臂改为电抗元件(电阻、电感、电容和它们的组合)，把直流电源和检流计改为交流电源和交流平衡指示器(如交流毫伏表、耳机等)，就可以组成交流电桥。 1 1. 交流电桥及其平衡条件 图1 交流电桥的原理图 ?、Z?是?、Z?、Z图1为交流电桥原理图。其中Z1243 各桥臂复阻抗。在A、B两端之间加入交流信号源，C、 D两端之间接入交流零指示器(或交流平衡器)。当电桥达 到平衡时，C、D两点电位相等，则有 ??IZ???I1Z122 (1) ?????I1Z3?I2Z4 可得 ??ZZ1 ?3(2) ZZ24 ?复阻抗都包含有实部和虚部，可用Z ZeZ 12 ?Ze?的形式表示。因此式(2)可表示成 j j(?1??2) ? ZeZ 34 j(?3??4) (3) 2 ?i的“模”和“幅角”“Zi”和“?i”分别为复阻抗Z。式(3)相等必须是式(3)两边 的“模”和“幅角”分别相等，即 Z1?Z3(4) Z 2 Z 4 ??????(5) 1 2 3 4 式(4)和式(5)是交流电桥平衡的充分必要条件，也就是说，交流电桥平衡时，除了满足阻抗大小比例条件式(4)外，还必须满足相角条件式(5)。这是交流电桥与直流电桥在平衡调节中的本质差别。 2. 元器件的等效电路 由于存在铁芯发热及导线电阻，电感可等效为一个理想电感L和一个纯电阻RL的串联组合，如图2。 电容器中一般含有电容率为ε的介质。因而，电路 图2 电感器等效电路 3 中有一小部分电能在介质中损耗而变成热能，可以用等效电阻RC表示这种介质损耗。因此，通过电容器的交流电压和电流的相位差就不再是π/2了。可用图3的并联电路或图4的串联电路来表示电容器的等效电路。由图3，有 图3 电容器并联等效电路 图4 电容器串联等效电路 tan?? 由图4，有 I1 (6) ?I?CR RC tan???CR (7) 两式中的?是所加交流电压的角频率。tan?称为耗角，?称为损耗角。通常合格的电 容漏电及发热都不大，一般均用串联等效。 3. 测量电感 图5是麦克斯韦电桥的电路图，图中R1、R2、R3、为无感电阻箱，Cs为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 电容，Rx为电感的损耗电阻，Lx为待测电感。与图1对比可得 ?Z??R1 1?j?CsR1)? ??Z? 4 (8) ?2?R2 ??R?Z33????Z4?Rx?j?L 由此可得 R1(j(转载于:www.xiElw.coM 写论文 网:交流电桥实验报告完整)?Lx?Rx)?R2R3(1?j?CSR1) (9) 由实部和虚部分别相等，得 L?RRC x 2 3 S (10) Rx?R2?R3/R1 (11) 电感的损耗电阻Rx为 Rx?R2?R3/R1 (12) 对一定的电感量，损耗电阻越小，则该电感器在电路中储存的能量与它所损耗的能量之比就越大。故Rx的大小直接影响着电感器的质量。电感器的品质因数Q可用来表示这种特性， Q? 式中?Lx为电感器的感抗。 ?L 5 R x x (13) 图5 电感的测量电路 图6 测电容的电桥电路 4. 测量电容 图6所示是串联电容桥(维恩电桥)。这种电桥适用于测量 小损耗电容(Cx)。 与图1相对比，则 ??RZ? ???RZ? 1?? Z?R?? j?C? ?Z??R?1?j?C? 1 1 2 2 3 x 4 6 S (14) x S 并可得出 R(R? 1 S 11 (15) )?R(R?)j?Cj?C 2 x S x 电桥平衡时，实部及虚部分别相等，则 C? x R (16) CR 2 S1 Rx? 7 R1 RS (17) R2 当电桥达到平衡时，利用式(16)即可得到电容器的电容量。 图6中电容器Cx用的是串联型等效电路，电容器的损耗因子可由式(7)求出。 5. 平衡调节 由于交流电桥的平衡必须同时满足幅、相平衡两个条件，因此即使在最简单的桥路中，也至少有两个桥臂参数是可调的，只有这两个被调参数同时达到平衡值，指示器才能达到平衡位置。然而实际调节时总是先固定其中之一，调节另一个，在这样的调节过程中，我们每次只能找到一个趋于平衡的位置。设先固定第一个，调节第二个，得到一个趋于平衡的位置，然后固定第二个，调节第一个，同样可找到一个比原先更接近平衡的位置，如此反复调节这两个参数，逐次逼近平衡。 2.【实验内容】 一( 用串联电容桥(维恩电桥)测电容 1、 接线: 按图(6)接线、 R1 、R2及Rs为电阻箱，Cs为标准电容，C1、C2 为待测电容。通常合格的电容漏电及发热都不大，Rs初值取1—2Ω即可，R1 、R2 初值取300—400Ω。信号波形选正弦，频率调到1000Hz,输出电压调到约2V(pp值)。 2、 8 电桥平衡调节 a)带上耳机，音量调适度， b)调节R1 、R2(R1 、R2阻值不要小于50Ω)使耳机音量最小，再调节Rs使耳机音量继续变最小，(为保证精度要适时调高耳机音量及输出电压)。 c)重复过程b)n次，直到耳机完全静音。 二、用麦克斯韦电桥测电感 1、 接线: 按图(5)接线，R1 、R2及R3为电阻箱，Cs为标准电容，L1、L2为待 测电感。R1、R2 、R3 初值取300—400Ω即可。信号源波形选正弦波，频率调到1000Hz,输出电压调到约2V(pp 值)。 2、电桥平衡调节 a)带上耳机，音量调适度， b)调节R2 、R3(R2 、R3阻值在同一数量级且不要小于50Ω)使耳机音量最小，再调节R1使耳机音量继续变最小，(为保证精度要适时调高耳机音量及输出电压)。 c)重复过程b)n次，直到耳机完全静音。 篇二: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 9 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 10 节方法。 5、 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 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 11 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 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 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 12 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。 ? 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=tanδ= 在等效的并联电路中，损耗因数表示为 URIR ==ωCR UC ωC UI1 D=tanδ=R== ICωC'UωC'R' 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 ? 测量小损耗电容的电容电桥(串联电阻式电容电桥) 13 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 (R'x+ 11 )Ra=(Rn+)Rb jωC'xjωCn 式(15)的实数部分和虚数部分分别相等，即 / / ?RxRa=RnRb? ?RaRb =?C ?xCn 即 R'x= Rb Rn Ra Ra Cn Rb C'x= 14 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=tanδ=ωC'xR'x=ωCnRn ? 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+jωC'xR'x 整理后可得 Ra= 1+jωCnRn Rb R'x= Rb Rn Ra C'x= 电容的损耗因数D为 Ra Cn Rb 15 D=tanδ= (3)电感电桥 11 = ωC'xR'xωCnRn 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。 ? 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 ωL R ? 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+jωLx)(Rn+ 16 简化和整理后可得 1 )=RaRb jωCn Lx= RaRbCn 1+(ωRnCn)2 RaRbRn(ωCn)2 Rx= 1+(ωRnCn)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 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 上规定的电源频率相符，而且电源波形必须是正弦 篇三:交流电桥实验报告 交流电桥实验 能源与动力 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 151班 张陆学号:5902615015 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。 实验目的 1、了解交流桥路的特点和调节平衡的方法。 2、使用交 17 流电桥测量电容及其损耗。 3、使用交流电桥测量电感及其品质因数。 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~~~~ZZZZ123似，电桥的四个臂，，，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 18 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 19 知电容测量未知电容。 ? 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 IUC ?C UI1 D?tan??R?? IC?C'U?C'R' 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 ? 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 20 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 (R'x? 11 )Ra?(Rn?)Rb j?C'xj?Cn 式(15)的实数部分和虚数部分分别相等，即 / / ?RxRa?RnRb ? ?RaRb ?C?C n?x 即 R'x? Rb Rn Ra Ra Cn Rb C'x? 21 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???C'xR'x??CnRn ? 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?C'xR'x 整理后可得 Ra? 1?j?CnRn Rb R'x? Rb Rn Ra Ra Cn Rb C'x? 电容的损耗因数D为 22 D?tan?? (3)电感电桥 11 ? ?C'xR'x?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。 测量高Q值电感的电桥原理 ? 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? ?L R ? 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? 23 简化和整理后可得 1 )?RaRb j?Cn Lx? RaRbCn 2 1?(?RnCn) RaRbRn(?Cn)2 Rx?2 1?(?RnCn) 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 波，否则，谐波频率就会影响测量的精度。 被测电感的品质因数Q值为 Q? ? 测量低Q值电感的电感电桥 ?Lx Rx ? 1 24 ?CnRn 测量低Q值电感的电桥原理 25