電氣測量技術(shù) 第8章 電路參數(shù)的測量課件.ppt

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1、第8章電路參數(shù)的測量8.1電阻的測量8.2電容的測量8.3電感的測量思考題8電阻,電容,電感是電路的三種最基本參數(shù),實際的元件具有復(fù)雜性，每一種元器件在高頻工作時都會在不同程度上顯示所有三種特性。如圖所示即為電阻、電感、電容由于分布參數(shù)的影響其實際等效電路。實際的電阻,電容和電感的等效電路如圖但在實際的測量中，為了簡化計算,并不考慮如此復(fù)雜的形式，其簡化的感抗與容抗元件的等效電路一般為如下形式：（a）電阻與電感串聯(lián)；（b）電阻與電容串聯(lián)（注意：容抗元件的等效電路形式有時也可為電阻與電容并聯(lián)）同時定義：Q用于表征元件存儲與消耗能量之比，常稱為品質(zhì)因數(shù)。對

2、于電感有對于電容有電阻,電容,電感的測量通常把被測參數(shù)轉(zhuǎn)換成直流電壓或頻率后進行測量。8.1電阻的測量1.電阻的參數(shù)和種類如圖（a）所示電阻為碳膜電阻直接標(biāo)示法，阻值為100Ω，精度為1%。圖（b）所示為電阻額定功率的直接標(biāo)示法。（c）為電阻色環(huán)表示法。各種顏色代表的量值如表所示，目前一般有4環(huán)和5環(huán)電阻。測量電阻的方法有很多，傳統(tǒng)的有電橋法，恒流源法等。當(dāng)對電阻的測量精度要求很高時，傳統(tǒng)的直流電橋測量方法仍然廣泛使用。一種叫惠斯登電橋的測量方法原理如圖所示,圖中R1、R2是固定電阻，R1/R2=K，RN為標(biāo)準(zhǔn)電阻，Rx為被測電阻，G為檢流計。測量時，通過調(diào)節(jié)RN

3、，使電橋平衡，即檢流計指示為零。此時有也即R2RN=R1Rx所以有8.1.1比例運算器法RN為標(biāo)準(zhǔn)電阻UN為基準(zhǔn)電壓源R2為被測電阻電路為典型的反相比例放大器如認(rèn)為運放為理想運放的話，則或8.1.2積分運算器法適用于測量高阻值的電阻，測量范圍可達(dá)109至1014Ω，測量精度可達(dá)0.1%左右。S為測量開始開關(guān)，RS為被測電阻S閉合，作好測量準(zhǔn)備，S斷開，測量開始。積分器輸出負(fù)向鋸齒波線形電壓。當(dāng)積分器輸出電壓到達(dá)第一個比較電平Ua時，上下電平比較器輸出翻轉(zhuǎn)信號打開計數(shù)門，標(biāo)準(zhǔn)時標(biāo)信號通過計數(shù)門，計數(shù)器開始計數(shù)。當(dāng)積分器輸出電壓到達(dá)第二個比較電平Ub時，上下電平比較器

4、輸出翻轉(zhuǎn)信號關(guān)閉計數(shù)門，計數(shù)器停止計數(shù)。則開門時間內(nèi)計數(shù)值為ΔT=NTCΔT與積分器輸出電壓的斜率有關(guān)，而斜率與被測電阻RS有關(guān)。t1t2UaUb開門時間ΔT誤差分析：產(chǎn)生誤差的原因有計數(shù)器的計數(shù)量化誤差時標(biāo)的穩(wěn)定性誤差積分電容的泄露電阻所引起的誤差放大器零電流I0在被測電阻RS上產(chǎn)生的壓降雖然I0極小，但由于被測電阻較大，因此I0在被測電阻上產(chǎn)生的壓降仍不可忽略。其相對誤差為在數(shù)字萬用表中的電阻測量電路：恒流源電路測電阻比例法測電阻具體電路分析……………….8.2電容的測量電容的特性與測量1.電容的參數(shù)、種類與標(biāo)識方法1）電容的參數(shù)電容的主要參數(shù)為電容量和額定工

5、作電壓。電容量表示在單位電壓上電容器上能存儲多少電荷。2)電容的種類電容器的種類很多。根據(jù)制作材料來分，有鋁質(zhì)電容、鉭電容、云電容、獨石電容、滌綸電容、瓷片電容等等。根據(jù)工作電壓來分，有低壓電容和高壓電容。根據(jù)工作頻率來分，有低頻電容和高頻電容。還有固定電容、可變電容、穿心電容等等，可根據(jù)工作條件與要求加以選用。3)標(biāo)注方法和電阻的標(biāo)注方法相類似，電容的標(biāo)注方法有直標(biāo)法和色標(biāo)法。2.電容的測量：電容的測量方法有很多，早期有諧振法，高頻Q表等。1)用諧振法測量測量電路如圖4.13所示，圖中Us為激勵信號源，L為標(biāo)準(zhǔn)電感，Cs為確定的電感分布電容，R為信號源內(nèi)阻，

6、Cx為被測電容。測量時可反復(fù)調(diào)節(jié)信號源頻率，使電壓表讀數(shù)最大，這時信號源的頻率為f0，由電路諧振條件可知即所以2)用Q表測量Q表常用于對在高頻下工作的電容器進行測量。這時被測電容器可等效為一個理想電容與一個較大的電阻相并聯(lián)的模型。實際測量電路如圖4.14所示。選擇合適的外接標(biāo)準(zhǔn)電感L0。將Q表的調(diào)諧電容C置至最大電容量附近，調(diào)節(jié)振蕩器頻率使電路諧振，這時諧振頻率為f0，電路Q值為Q1。接著將被測電容Cx跨接于“外接電容”上，重新調(diào)整調(diào)諧電容,使電路達(dá)到諧振，將新的調(diào)諧電容的值記為C2，新的Q值為Q2。這時有8.2.1恒流法測電容原理:當(dāng)開關(guān)S時，計數(shù)器和被測電

7、容清零，作好測量準(zhǔn)備，當(dāng)開關(guān)打向測量時，恒流源I向電容C充電，經(jīng)過T時間后，電容C兩端電壓UC大于UR，比較器翻轉(zhuǎn)輸出0電平，使得計數(shù)器停止計數(shù)。在T時間內(nèi)，C上所充電荷Q=IT，電容C兩端電壓UC=Q/C，則UC=IT/C，或C=IT/UC。由于恒流源I已知，而T=NTCP，UC=UR因而恒流法電路各點波形圖tttttURUBQCP計數(shù)脈沖復(fù)位測量UA8.2.1比較法測電容電路上部為一比例恒流源，R1為量程電阻，不同阻值對應(yīng)不同量程。當(dāng)開關(guān)S合上，C清零，斷開S，量程電流向C充電，A1輸出由低變高，（A2）起始為高電平）。U0輸出為高，通過U0向C