第2章電參量測量技術(shù)

1、第2章 電參量測量技術(shù) 2.1 頻率、時(shí)頻率、時(shí)間和相位的測量間和相位的測量 2.2 電壓、電流和功率測量電壓、電流和功率測量 2.3 阻抗測量阻抗測量 檢測方法：直接或通過各種傳感器、電路等轉(zhuǎn)換為與被測量相關(guān)的電壓、電流、時(shí)間、頻率等電學(xué)基本參量。 好處1：便于對(duì)被測量的檢測、處理、記錄和控制 好處2：又能提高測量的精度。 本章內(nèi)容：分別介紹時(shí)間、頻率和相位、電壓、電流以及阻抗等參量的測量方法。 2.1 頻率、時(shí)間和相位的測量頻率、時(shí)間和相位的測量 頻率、時(shí)間的應(yīng)用與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)，而在當(dāng)代高科技中顯得尤為重要。例如,郵電通訊，大地測量，地震預(yù)報(bào)，人造衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)的導(dǎo)航定位

2、控制等都與頻率、時(shí)間密切相關(guān)，因此準(zhǔn)確測量時(shí)間和頻率是十分重要的。 相位是描述交流信號(hào)的三要素之一。相位差的測量是研究信號(hào)、網(wǎng)絡(luò)特性的不可缺少的重要方面。2.1.1 頻率的測量頻率的測量 在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中周期性現(xiàn)象十分普遍，如各種周而復(fù)始的旋轉(zhuǎn)、往復(fù)運(yùn)動(dòng)、各種傳感器和測量電路變換后的周期性脈沖等。周期與頻率互為倒數(shù)關(guān)系: （2-1）頻率測量方法：1：計(jì)數(shù)法2：模擬法Tf11. 頻率頻率(周期周期)的數(shù)字測量的數(shù)字測量計(jì)數(shù)法測量原理 計(jì)數(shù)法就是在一定的時(shí)間間隔T內(nèi)，對(duì)周期性脈沖的重復(fù)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。若周期性脈沖的周期為TA，則計(jì)數(shù)結(jié)果為: （2-2） 計(jì)數(shù)法原理如圖2-1(a)所示，周期為TA的脈

3、沖加到閘門的輸入端，寬度為T的門控信號(hào)加到閘門的控制端，只有在閘門開通時(shí)間T內(nèi)才輸出計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。ATTN 圖2-1 計(jì)數(shù)法測量原理 由于T和TA兩個(gè)量是不相關(guān)的，T不一定正好是TA的整數(shù)N倍，即T與NTA之間有一定誤差，如圖2-1(b)所示。處在T區(qū)間內(nèi)計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)(即計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)結(jié)果)為N，則 （2-3）顯然，脈沖計(jì)數(shù)的最大絕對(duì)誤差N=1 。AAAATNNTTttNttNTT)(2121脈沖計(jì)數(shù)最大相對(duì)誤差最大相對(duì)誤差為： （24） TTNNNA1通用計(jì)數(shù)器的基本組成和工作方式 通用計(jì)數(shù)器一般都具有測頻和測周兩種方式。基本組成如圖2-2所示。 圖2-2中整形器是將頻率為fA(或fB)的正

4、弦信號(hào)整形為周期為TA=1fA (或TB)的脈沖信號(hào)。門控電路是將周期為mTB (fB經(jīng)m分頻)的脈沖變?yōu)殚l門時(shí)間為T=mTB的門控信號(hào)，將T=mTB代入(2-2)式可得圖2-2中十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果為： BAABffmTmTN（2-5）圖2-2 通用計(jì)數(shù)器的基本組成由上式可見，圖2-2中計(jì)數(shù)結(jié)果N與fAfB成正比，此時(shí)計(jì)數(shù)器工作在頻率比測量方式。 如圖2-2中A輸入端(fA=fx)，晶振標(biāo)準(zhǔn)頻率fc信號(hào)接到B輸入端(fB=fc)，則計(jì)數(shù)器工作在測頻方式，此時(shí)(2-5)式變?yōu)椋?（2-6） 若將被測信號(hào)fx接到圖2-2中B輸入端(fB=fx)，晶振標(biāo)準(zhǔn)頻率fc信號(hào)接到A輸入端(fA=fc)，

5、則稱計(jì)數(shù)器工作在測周方式，此時(shí)(2-5)式變?yōu)椋?（2-7） mNffcxcxmfNT 頻率(周期)的測量誤差與測量范圍理論上講測量頻率與測量周期是等效的，但從實(shí)際測量來看，圖2-2所示通用計(jì)數(shù)器工作在測頻方式和工作在測周方式，其測量誤差和范圍都不一樣。測頻方式測頻方式由(2-6)式可得“測頻”的相對(duì)誤差為：ccccxxffNffNNff1進(jìn)一步推導(dǎo)可得測頻最大相對(duì)誤差為：由上式可見，被測頻率fx越高，分頻系數(shù)m越大，測頻的相對(duì)誤差fx/fx越小，測頻的精確度越高。 若采用K位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，為使計(jì)數(shù)結(jié)果不超過計(jì)數(shù)器最大允許計(jì)數(shù)值而發(fā)生溢出，要求： 且 （2-9） (2-8)cxfmNfmaxc

6、cxcxxffmffff110maxKN（2-10）一般晶振的精度很高，fc/fc可忽略，故上式簡化為： （2-11）因此可得“測頻”范圍為： （2-12） mffcxmaxmaxffmNfmfcxc或cccxffmff同時(shí)，最大相對(duì)誤差還應(yīng)滿足測量精度的要求，因此fx應(yīng)滿足：測周方式測周方式由(2-11)式可得測周的相對(duì)誤差為：將(2-10)式代入得測周的最大相對(duì)誤差為： （2-13）因Tx=1/fx，TxTx=-fxfx，故由上式可測周法測頻的最大相對(duì)誤差為： （2-14）cccxxxffmffffcccxxxffmffTTccccxxffNffNNTT1由上式可見，被測頻率fx越低，分頻

7、系數(shù)m越大，測周的相對(duì)誤差Tx/Tx越小，即測周的精度越高測頻的精度也越高。 總結(jié) 1若被測頻率fx較高，則直接測頻的相對(duì)誤差較小 2若被測頻率fx較低，則用測周法測頻的相對(duì)誤差較小。 3當(dāng) f0fc時(shí)，測頻與測周相對(duì)誤差都一樣 從提高測量精度考慮，當(dāng)被測頻率fx高于fc時(shí)應(yīng)采用直接測頻法；當(dāng)被測頻率fx低于fc時(shí)應(yīng)采用測周法。 測周法的周期測量范圍，同樣也受到測量精度要求值和計(jì)數(shù)器的限制，即應(yīng)滿足故Tx的測量范圍為： （215）cxcccmfNTffmfmax1若取fc=fmax，并忽略晶振的誤差，則上式簡化為圖2-2中分頻系數(shù)m一般取10的整數(shù)次冪且分擋可選，即 m=10n (n=0，1，

8、2，3等可選) 。此時(shí) 改變n只是改變fx和Tx的指示數(shù)字的小數(shù)點(diǎn)位置。例如N=100，fc=1MHz(Tc=ls)，若取n=2，則fx=1MHz，Tx=1s。若取n=3，則x=0.1MHz，Tx=0.1s。 （216）maxmaxmax1mfNTmfxcnxfNf10cnxTNT102. 2. 頻率的模擬測量頻率的模擬測量直讀法測頻比較法測頻示波器測量頻率電橋法測頻電橋法測頻諧振法測頻諧振法測頻頻率頻率-電壓電壓(f-V)轉(zhuǎn)換法測頻轉(zhuǎn)換法測頻2.1.2 2.1.2 時(shí)間間隔的數(shù)字測量時(shí)間間隔的數(shù)字測量時(shí)間間隔的測量方案和周期測量的基本相同，所不同的僅是此處的門控電路不再采用計(jì)數(shù)觸發(fā)方式，而是

9、要求根據(jù)測量時(shí)間間隔，給出起始計(jì)數(shù)和終止計(jì)數(shù)兩個(gè)觸發(fā)信號(hào)。 若時(shí)間間隔即門控信號(hào)的寬度(閘門時(shí)間)為tx，選用時(shí)標(biāo)周期為Tc(圖中Tc=1s，10s，10s分擋可選)，則計(jì)數(shù)結(jié)果為： （218）將上式與(2-7)式對(duì)比可見，時(shí)間間隔的測量相當(dāng)于分頻系數(shù)m=1的周期Tx的測量情況。一般來說，測量時(shí)間間隔的誤差比測周期時(shí)大。cxcxftTtN2.1.32.1.3 相位差的數(shù)字測量相位差的數(shù)字測量測量相位差的方法主要有：1.用示波器測量；2.與標(biāo)準(zhǔn)移相器比較(零示法)；3.把相位差轉(zhuǎn)換為電壓來測量；4.把相位差轉(zhuǎn)換為時(shí)間間隔來測量等。1. 相位-電壓轉(zhuǎn)換法 相位-電壓轉(zhuǎn)換式數(shù)字相位計(jì)的原理框圖如2-

10、4(a)所示。其各點(diǎn)波形如2-4(b)所示。輸出方波幅度為Ug，則用低通濾波器將方波中的基波和諧波分量全部濾除后，此方波的平均值即直流分量為：上式中T為被測信號(hào)的周期，Tx由兩信號(hào)的相位差x決定，即 （2-20） 將(2-20)式代入(2-19)式得相位差： （2-21）（219）TTUUxg0360 xxTTgxUU0360圖2-4 相位-電壓轉(zhuǎn)換式數(shù)字相位計(jì)原理2. 相位-時(shí)間轉(zhuǎn)換法 將上述相位-電壓轉(zhuǎn)換法中鑒相器的時(shí)間間隔Tx用計(jì)數(shù)法對(duì)它進(jìn)行測量，便構(gòu)成相位-時(shí)間轉(zhuǎn)換式相位計(jì)，如圖2-5所示。它與時(shí)間間隔的計(jì)數(shù)測量原理基本相同，若時(shí)標(biāo)脈沖周期為Tc，則在Tx時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)值為：（2-22）

11、cxcxTTTTN360 圖2-5 相位-時(shí)間轉(zhuǎn)換式相位計(jì)原理 如果采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，而且時(shí)標(biāo)脈沖周期Tc與被測信號(hào)周期T滿足以下關(guān)系式： （2-23）則代入（2-22）式可得: （2-24）相對(duì)量化誤差為: （2-25）ncTT10360 nxN 10/Nx1由(2-23)式可知，時(shí)標(biāo)脈沖頻率fc與被測信號(hào)頻率fx的關(guān)系為: （2-26） 缺點(diǎn)：1.由于時(shí)標(biāo)頻率fc不允許太高，所以計(jì)數(shù)式相位計(jì)只能用于測量低頻率信號(hào)的相位差，而且要求測量精度越高(即n 越大)，能測量的頻率fx越低。2. 當(dāng)被測信號(hào)頻率fx改變時(shí)，時(shí)標(biāo)脈沖頻率fc也必須按(2-26)式相應(yīng)改變。ffnc10360 2.2

12、電壓和電流的測量電壓和電流的測量 2.2.1 電壓的測量電壓的測量 電量測量中的很多電參數(shù)，包括電流、功率、設(shè)備的靈敏度等都可以視作電壓的派生量，通過電壓測量獲得其量值。 電壓的測量分為模擬和數(shù)字兩種方法。模擬電壓表的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜，測量頻率范圍較寬；缺點(diǎn)是準(zhǔn)確度、分辨力低，不便于與計(jì)算機(jī)組成自動(dòng)測試系統(tǒng)。數(shù)字式電壓表則正好相反。1. 直流電壓的測量直流電壓的測量普通直流電壓表 普通直流電壓通常由動(dòng)圈式高靈敏度直流電流表串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮铇?gòu)成，如圖2-6所示。設(shè)電流表的滿偏電流(或滿度電流)為Im，電流表本身內(nèi)阻為Re，串聯(lián)電阻Rn所構(gòu)成的電壓表的滿度電壓為 （2-27） 所構(gòu)成的電壓表

13、的內(nèi)阻為: （2-28）nemmRRIUmmnevIURRR圖2-6 普通直流電壓表電路 如圖中電流表串接3個(gè)電阻后，除最小電壓量程Uo=ImRe外，又增加了U1、U2、U3 三個(gè)量程，根據(jù)所需擴(kuò)展的量程，可估算出3個(gè)擴(kuò)展電阻的阻值:通常把內(nèi)阻Rv與量程Um之比(每伏歐姆/V數(shù))定義為電壓表的電壓靈敏度。 （2-29）“/V數(shù)越大，表明為使指針偏轉(zhuǎn)同樣角度所需驅(qū)動(dòng)電流越小?！?V”數(shù)一般標(biāo)明在磁電式電壓表表盤上，可依據(jù)它推算出不同量程時(shí)的電壓表內(nèi)阻，即 （2-30）mmemIUURIUURRIUR23312211mmvvIURK1mvvUKR 動(dòng)圈式直流電壓表的結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，缺點(diǎn)是靈敏度

14、不高和輸入電阻低。工程測量中為了滿足測量準(zhǔn)確度的要求，常采用輸入電阻和電壓靈敏度高的模擬式直流電子電壓表進(jìn)行測量。 直流電子電壓表直流電子電壓表 直流數(shù)字電壓表直流數(shù)字電壓表圖2-7 直流數(shù)字電壓表框圖2. 2. 交流電壓的測量交流電壓的測量交流電壓的交流電壓的表征：表征：交流電壓可以用峰值、平均值、有效值、波形系數(shù)以及波峰系數(shù)來表征。峰值峰值 周期性交流電壓U(t)在一個(gè)周期內(nèi)偏離零電平的最大值稱為峰值，用Up表示，正、負(fù)峰值不等時(shí)分別用Up+和Up-表示，如圖2-8(a)所示。 U(t)在一個(gè)周期內(nèi)偏離直流分量U0的最大值稱為幅值或振幅，用Um表示，正、負(fù)幅值不等時(shí)分別用Um+和Um-表示

15、，如2-8(b)所示。圖中U0=0，且正、負(fù)幅值相等。圖2-8 交流電壓的峰值和幅值平均值平均值 u(t)的平均值的數(shù)學(xué)定義為: （2-31）實(shí)質(zhì)上就是被測電壓的直流分量U0，如圖2-8(a)中虛線所示。 在電子測量中，平均值通常指交流電壓檢波(也稱整流)以后的平均值，又可分為半波整流平均值和全波整流平均值。全波平均值定義為: （2-32）如不另加說明，平均值通常指全波平均值。 TdttuTU01TdttuTU0)(1有效值有效值一個(gè)交流電壓和一個(gè)直流電壓分別加在同一電阻上，若它們產(chǎn)生的熱量相等，則交流電壓有效值U(或Urms)等于該直流電壓，可表示為: 即 （2-33） TRUdtRtuT2

16、02 TdttuTU021波形因數(shù)、波峰因數(shù)波形因數(shù)、波峰因數(shù)交流電壓的波形因數(shù)KF定義為該電壓的有效值與平均值之比: （2-34）交流電壓的波峰因數(shù)Kp定義為該電壓的峰值與有效值之比: （2-35）不同電壓波形，其KF、Kp值不同，下表列出了幾種常見電壓的有關(guān)參數(shù)。UUKppUUKF2/A/2A2/A/A2/A/2A名 稱波 形 圖波形系數(shù)波峰系數(shù)有效值平均值正弦波 1.111.414半波整流 1.572全波整流 1.111.414三角波 1.151.733/A2/AAA3/A2/AktTktTATtkATtk方 波 11鋸齒波 1.151.73脈沖波 白噪聲 1.253注意點(diǎn)u 國際上一直

17、以有效值作為交流電壓的表征量。例如電壓表，除特殊情況外，幾乎都按正弦波的有效值來定度。u如果被測電壓是正弦波，那么由表2-1很容易從電壓表讀數(shù)即有效值得知它的峰值和平均值。u如果被測電壓是非正弦波，那就須根據(jù)電壓表讀數(shù)和電壓表所采用的檢波方法，進(jìn)行必要的波形換算，才能得到有關(guān)參數(shù)。交流電壓的測量方法交流電壓的測量方法AC/DC轉(zhuǎn)換器的類型分為：1.檢波法2.熱電轉(zhuǎn)換法。 按檢波特性的不同，檢波法又可分成1.平均值檢波2.峰值檢波3.有效值檢波等。 按照AC/DC變換的先后不同，模擬式交流電壓表大致可分成下列三種類型。檢波檢波-放大式放大式 放大放大-檢波式檢波式外差式電壓表外差式電壓表 低頻低

18、頻交流電壓交流電壓(1MHz以下)的的測量測量這類電壓表一般采用放大-檢波式， 檢波器類型分為：1.平均值2.有效值檢波器， 分別構(gòu)成兩種測量表：1.均值電壓表2.有效值電壓表。高頻交流電壓的測量高頻交流電壓的測量高頻交流電壓的測量不采用放大-檢波式(以避免高頻測量受放大器通頻帶的限制)而采用檢波-放大式或外差式電壓表來測量。 采用峰值檢波器的電壓表稱峰值電壓表。峰值電壓表也是按正弦電壓的有效值定度的。被測正弦電壓的峰值 （2-38）apUU2如果被測電壓為非正弦電壓，峰值電壓表讀數(shù)也為Ua，那就意味著該被測非正弦電壓的峰值也為:據(jù)(2-35)式，該被測非正弦電壓的有效值Uxrms等于其峰值U

19、p除以其峰值系數(shù)Kp，因此非正弦電壓的波形換算公式為： （2-39）apUU2apppxrmsUKKUU23. 3. 高電壓測量技術(shù)高電壓測量技術(shù)在有些電子設(shè)備測試中，有高達(dá)萬伏的電壓；在電力系統(tǒng)中則常遇到需測量數(shù)十萬伏甚至更高電壓的問題。在電力系統(tǒng)中，廣泛應(yīng)用電壓互感器配上低壓電壓表來測量高電壓，在試驗(yàn)室條件下則用高壓靜電電壓表、峰值電壓表、球隙測壓器、高壓分壓器等儀器來測量高電壓。圖2-11 靜電電壓表極板結(jié)構(gòu)示意圖、實(shí)物圖 高壓靜電電壓表高壓靜電電壓表峰值電壓表峰值電壓表圖2-12 峰值電壓表接線原理、實(shí)物圖球隙測壓器球隙測壓器 圖2-13 球隙測壓器接入示意圖及實(shí)物圖高壓分壓器高壓分壓

20、器 當(dāng)被測電壓很高時(shí)，采用高壓分壓器來分出一小部分電壓，然后利用靜電電壓表、峰值電壓表、高壓脈沖示波器等測量儀器進(jìn)行測量，是最合理的解決方案。 對(duì)分壓器最重要的技術(shù)要求有二：分壓比的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性(幅值誤差要小)；分出的電壓與被測高電壓波形的相似性(波形畸變要小)。 2.2.2 2.2.2 電流的測量電流的測量1.1.電流表電流表直接測量法直接測量法2.2.電流電流- -電壓轉(zhuǎn)換法電壓轉(zhuǎn)換法3.3.電流電流- -磁場轉(zhuǎn)換法磁場轉(zhuǎn)換法4.4.電流互感器法電流互感器法2.3 2.3 阻抗的測量阻抗的測量電阻R、電感L和電容C是電路的3種基本元件，在測量技術(shù)中，許多傳感器如電阻式、電感式和電容式傳感

21、器是將被測量轉(zhuǎn)換為電阻、電感和電容輸出的。本節(jié)研究R、L、C元件的阻抗及這三種元件參數(shù)的測量方法。 2.3.1 概述概述1. 阻抗定義阻抗定義 阻抗是描述一個(gè)元、器件或電路網(wǎng)絡(luò)中電壓、電流關(guān)系的特征參量，其定義為： (2-50) 理想的電阻只有電阻分量，沒有電抗分量；而理想電感和理想電容則只有電抗分量。電感電抗和電容電抗分別簡稱為感抗XL和容抗XC，表示為： (2-51)sin(cosjZeZjXRIUZjfCCXfLLXCL21122. 電阻、電感和電容的等效電路電阻、電感和電容的等效電路 實(shí)際的電阻、電感和電容元件，不可能是理想的，存在著寄生電容、寄生電感和損耗。下圖是考慮了各種因素后，實(shí)

22、際電阻R、電感L、電容C元件的等效電路：圖2-17 電阻R、電感L、電容C元件的等效電路 2.3.2 直流電阻測量直流電阻測量從測量角度出發(fā)將電阻分為小電阻-如接觸電阻、導(dǎo)線電阻等中值電阻大電阻，如絕緣材料電阻。 電阻的測量方法很多，按原理可分為：1.直接測量法2.比較測量法3.間接測量法也可分為 電表法 電橋法 諧振法 利用變換器測量電阻等方法。1. 1. 電表法電表法 電表法測量電阻的原理建立在歐姆定律之上，有如下三種方法u伏特-安培表法(簡稱伏-安法)u歐姆表法u三表法2. 電橋法電橋法 測量直流電阻最常用的是電橋法。電橋分為直流電橋和交流電橋兩大類，直流電橋主要用于測量電阻。 直流電橋

23、由四個(gè)橋臂、檢流計(jì)和電源組成，其原理電路如圖2-21所示。直流電阻電橋3. 直流小電阻的測量直流小電阻的測量測量小電阻時(shí)，因?yàn)楸粶y電阻本身阻值很小，在接入儀表時(shí)的接線電阻、接觸電阻不可忽略，必須采取措施減少或消除這些因素對(duì)測量結(jié)果的影響。 (1) 直流雙電橋直流雙電橋 (2) 數(shù)字微歐計(jì)數(shù)字微歐計(jì) (3) 脈沖電流測量法脈沖電流測量法 4. 直流大電阻的測量直流大電阻的測量 常用的大電阻測量方法有沖擊電流計(jì)法、高阻電橋法，兆歐表法等。大阻值電阻測量時(shí)要注意防護(hù)(安全防護(hù)和測量防護(hù))。(1)沖擊電流計(jì)法沖擊電流計(jì)法 沖擊電流計(jì)法測量原理如圖2-23所示。圖中Rx為被測電阻。當(dāng)開關(guān)S倒向“1”時(shí)，

24、電容C被充電t秒，其上的電壓和電荷量分別為： (2-63)1 ()1 (00CRtCCCRtCxxeCUCuQeUu圖2-23 沖擊法測量大電阻原理取Qc的級(jí)數(shù)展開式的前兩項(xiàng)，故有： (2-64)由此得 (2-65)t秒后，開關(guān)S由“1”倒向“2”，沖擊電流計(jì)測出Qc為： (2-66)式中CQ為沖擊電流計(jì)的沖擊常數(shù)，為電流計(jì)的最大偏轉(zhuǎn)角。于是有： (2-67)xxCRtUCRtCUCUQ000)(1CxQtUR0mQCCQmQxCtUR0(2) 高阻電橋法高阻電橋法 高阻電橋法利用如圖2-24所示的六臂電橋，通過電路變換并結(jié)合四臂電橋的基本平衡條件就可推得關(guān)系式為： (2-68)高阻電橋測量范

25、圍為 。被測電阻值小于 時(shí)，測量誤差為0.03，被測電阻值為 時(shí)誤差為0.1。這種電橋的供電電壓在501000V范圍。 17810101210131063642542532432RRRRRRRRRRRRRRRx圖2-24 高阻電橋測量原理 2.3.3 交流阻抗及交流阻抗及L、C的測量的測量 如2.3.1節(jié)中分析，在交流條件下，R、L、C元件必須考慮損耗、引線電阻、分布電感和分布電容的影響，R、L、C元件的實(shí)際阻抗隨環(huán)境以及工作頻率的變化而變。測量交流阻抗和L、C參數(shù)的方法有傳統(tǒng)的交流電橋，也可以用變量器電橋和數(shù)字式阻抗測量儀等儀器來測量。1. 交流阻抗電橋交流阻抗電橋 圖2-25是交流阻抗電橋

26、原理圖。由4個(gè)橋臂阻抗Z1、Z2、Z3和Z4，1個(gè)激勵(lì)源U和1個(gè)零電位指示器G組成。圖2-25 交流四臂電橋(1)電橋平衡條件電橋平衡條件 調(diào)節(jié)各橋臂參數(shù)，使零電位指示器讀數(shù)IG=0，則電橋處于平衡，可得： (2-69) 設(shè)Z1為被測阻抗Zx，則電橋平衡后Zx可從其他三個(gè)橋臂阻抗求得。根據(jù)復(fù)數(shù)相等的定義，上式必須同時(shí)滿足 ： (2-70)42314231jjjjeZeZeZeZ42314231ZZZZ 因此，在交流情況下，電橋四個(gè)橋臂阻抗的大小和性質(zhì)必須按一定條件配置，否則可能不能實(shí)現(xiàn)電橋平衡。 交流電橋至少應(yīng)有兩個(gè)可調(diào)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)元件，通常是用一個(gè)可變電阻和一個(gè)可變電抗，大多采用標(biāo)準(zhǔn)電容器作為標(biāo)準(zhǔn)電抗器。需反復(fù)調(diào)節(jié)可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)元件，以使(2-70)式成立，調(diào)節(jié)交流電橋平衡要比調(diào)節(jié)直流電橋平衡麻煩得多。(2)電橋電路及元件參數(shù)的測量電橋電路及元件參數(shù)的測量 交流阻抗電橋有多種配置形式，各有特點(diǎn)和適用范圍。此處僅以串聯(lián)電容電橋?yàn)槔f明。 圖2-25中，若Z1和Z2為串聯(lián)電容，Z3和Z4為純電阻，則構(gòu)成串聯(lián)電容電橋或稱維恩電橋。根據(jù)電橋平衡條件得：上式兩邊必