沖擊電流計(jì)測量高阻資料

1、用沖擊電流計(jì)測量電容和高阻工業(yè)上常用元件的電阻值為兆歐，而且要求該元件耐高壓。很多常用的測量 方法對(duì)高電阻不能準(zhǔn)確測量，如便攜式惠斯通電橋由于受本身絕緣性能和靈敏度 的限制，測量上限僅106Q左右，對(duì)更高阻值的電阻不再適用。而沖擊電流計(jì)是 測高阻的重要途徑之一，其測量范圍可以高達(dá)108Q1013q。沖擊電流計(jì)不是用 來測量電流的，而是直接測量脈沖電量的，或者是測量與電量有關(guān)的物理量， 如 磁感應(yīng)強(qiáng)度、電容等。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解沖擊電流計(jì)的工作原理及使用方法;2. 學(xué)會(huì)用比較法測電容；3. 學(xué)會(huì)用電容放電法測高阻。實(shí)驗(yàn)原理 1、用比較法測電容，比較法測電容的原理如圖 1所示:CxIlh1圖1比較

2、法測電容工作原理圖在電路a、b端先接入標(biāo)準(zhǔn)電容Co,開關(guān)K擲向d端對(duì)電容Co進(jìn)行充電, 達(dá)到飽和后，把開關(guān)合向c端，對(duì)Co進(jìn)行完全放電，由沖擊電流計(jì)記下放電電 量Qo，則:Qo 二 CU(1)其中U為電源E的電壓。再把Co換成待測電容Cx，保持電壓U不變，電源對(duì)Cx進(jìn)行充電，充電完全后將開關(guān)合向沖擊電流計(jì)，對(duì) Cx進(jìn)行放電，由沖擊電流計(jì)讀出此次的放電電量為 Qx,貝U：Qx 二 CxU(2)由(1)、(2)兩式可得：Cx 二字C。(3)Qo這就是比較法測電容的原理，這種方法有很大的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)條件容易保證，測量過程不需要知道電壓和電源內(nèi)阻值，因而避免了一系列的系統(tǒng)誤差。2、沖擊法測高阻，測量電路

3、如圖2所示：圖2沖擊法測高阻的工作原理圖將待測電阻Rx與標(biāo)準(zhǔn)電容Co并聯(lián)，接入電路a、b端，先把閉合開關(guān)K擲 向c端，對(duì)Co進(jìn)行充電，充電完畢后電容 Co存儲(chǔ)的電量是CoU，然后將開關(guān)K 斷開，即不與c、d接觸，這時(shí)電容通過Rx放電，放電回路方程為IRx+u=o，且 Q=uCo，dQ=ldt 于是可得：m dQ QRxo(4)dt Co利用初始條件，t=o時(shí)，Q=Qo=CoU可得放電規(guī)律：tQ =QoeRxCot上式表明，從放電開始經(jīng)過時(shí)間t后，電容存儲(chǔ)的電量是初始時(shí)刻的e_RxC0倍，可以用沖擊電流計(jì)來測量經(jīng)過時(shí)間t放電后，電容所對(duì)應(yīng)的電量。對(duì)（5）式兩邊同時(shí)取對(duì)數(shù)，得：InQ = InQo

4、tRxC0(6)若選t為橫坐標(biāo)，InQ為縱坐標(biāo)，上式表示的是一條直線，截距是 InQo，斜率為1，由此可以計(jì)算出Rx oRxCo實(shí)驗(yàn)儀器沖擊電流計(jì)，數(shù)字計(jì)時(shí)器，電路控制盒，標(biāo)準(zhǔn)電容箱，待測電容，待測高阻等 沖擊電流計(jì)（其工作原理見附錄一）：本實(shí)驗(yàn)所用沖擊電流計(jì)除了具有測量脈沖電量的功能（測量前電量值應(yīng)調(diào) 零，單位是10-10庫侖），還兼有輸出直流電壓和電流的功能，輸出幅度可根據(jù)需 要進(jìn)行調(diào)節(jié)。數(shù)字計(jì)時(shí)器：本實(shí)驗(yàn)所用數(shù)字計(jì)時(shí)器工作電路斷開開始計(jì)時(shí)，電路接通計(jì)時(shí)停止，測量前應(yīng)清零（綠色鍵為清零鍵），單位為毫秒，數(shù)字停留時(shí)間為 9秒，9秒后自動(dòng)歸 零，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)及時(shí)記錄。電路控制盒：電路控制盒內(nèi)部是測

5、量和控制集成電路。電容和待測電阻連好后，換向開關(guān)擲到左邊可以給電容充電，擲到中間可待測電阻放電，擲到右邊時(shí)沖擊 電流計(jì)顯示剩余電量。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、用比較法測量電容3個(gè)；2、通過測量畫出電容通過高阻漏電的放電曲線;連接好線路2后對(duì)Co充電（Co取0.2卩F ），然后斷開，并保持中間位置, 同時(shí)開始計(jì)時(shí)，到t時(shí)刻（由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出，單位為毫秒），K和沖擊電流計(jì)連接，測量對(duì)應(yīng)電量Q, 共測量10組（Q, t）值，為了相對(duì)準(zhǔn)確測量電阻值， 電容Co的放電時(shí)間不宜太長，換向開關(guān)可從一側(cè)連續(xù)擲到另一側(cè)即可。 畫出Q-t 圖像，并分析電容通過高阻放電的放電曲線特點(diǎn)。（共畫三個(gè)電阻的放電曲線）3、用沖擊法

6、測量高阻用3測得的數(shù)據(jù)，畫出InQ-t曲線，并計(jì)算出斜率k和Rxo4、用近似的方法測高阻的阻值如圖2所示，給已知電容Co充電，待達(dá)到飽和狀態(tài)后，通過與電容C并聯(lián) 的高阻Rx放電，放電時(shí)間t由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出，放電后電容上的剩余電量Q用沖擊電流計(jì)測出。以上各物理量的關(guān)系為：充電后電容C上的電量Q: Qo=CU（11）通過并連電阻R x所放電量：Q放二It Ut（12）Rx放電后電容C上的剩余電量：Q二Qo-Q放（13） 由公式（11） （12） （13）即可計(jì)算得出被測高阻R x的阻值，與4中所測結(jié)果進(jìn) 行比較，并分析誤差產(chǎn)生的原因。思考題 1、分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4中測量誤差的大小與被測電阻阻值高低的關(guān)

7、系 2、由測量數(shù)據(jù)，試計(jì)算C o充電到U后經(jīng)R x放電，需要多長時(shí)間才能使U c=U /2 ?3、用沖擊電流計(jì)結(jié)合本實(shí)驗(yàn)用到的其他儀器，由一個(gè)已知電動(dòng)勢為 o的電源測量另一個(gè)未知電源的電動(dòng)勢 X，試設(shè)計(jì)測量電路，說明測量原理和方法。附錄一：沖擊電流計(jì)的工作原理：傳統(tǒng)的沖擊電流計(jì)是磁電式電流計(jì)， 它的結(jié)構(gòu)與靈敏電流計(jì)的結(jié)構(gòu)相似，唯因而一不同的是沖擊電流計(jì)的線框和鐵芯比靈敏電流計(jì)的線框和鐵芯扁而且寬,其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，導(dǎo)致沖擊電流計(jì)的擺動(dòng)周期較大。當(dāng)脈沖電流通過時(shí)，可以證明線圈第一次最大偏轉(zhuǎn)角和通過的電量成正比，由此可以測量脈沖電量的大小。本實(shí)驗(yàn)采用的沖擊電流計(jì)是由中、大規(guī)模 MOS集成電路及高速、高

8、輸入阻 抗運(yùn)算放大器組成的數(shù)字式測量儀表，用于測量短時(shí)間脈沖電流所遷移的電量。 脈沖電量測量主要通道部分簡化如圖1所示，圖中Ri、R2為輸入級(jí)變換電路網(wǎng)絡(luò)，ICi是同相電壓放大器，其輸入電流可忽略不計(jì)。 IC2，RzC構(gòu)成精密的積 分器。當(dāng)輸入電流在0t時(shí)間內(nèi)注入脈沖電流ii(t)時(shí)，則輸入電量為：QJi(t)dt (1)而Ui=AiUo=Aii2(t)R2 (Ai為ICi電壓放大器的放大倍數(shù))，當(dāng)t=0和t= t時(shí)，C 兩端的電壓為0,故在0t時(shí)間內(nèi)，Q全部流過R2,貝Q 二.0 ii(t)dt 二2(t)dt(2)積分后的輸出電壓為：U2(3)飛;水二鴿 0 i2(t)d-AiR2QRzCz 0RzCz 0RzC可見積分電路的輸出電壓與饋入儀器輸入端的電量成正比