電子測(cè)量與儀器課件第六章元器件測(cè)量與儀器1_第1頁(yè)
電子測(cè)量與儀器課件第六章元器件測(cè)量與儀器1_第2頁(yè)
電子測(cè)量與儀器課件第六章元器件測(cè)量與儀器1_第3頁(yè)
電子測(cè)量與儀器課件第六章元器件測(cè)量與儀器1_第4頁(yè)
電子測(cè)量與儀器課件第六章元器件測(cè)量與儀器1_第5頁(yè)
已閱讀5頁(yè),還剩24頁(yè)未讀 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶(hù)提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

第6章電子元器件測(cè)量與儀器

集中參數(shù)元件的測(cè)量:電阻、電感、電容、阻抗品質(zhì)因數(shù)Q及損耗因數(shù)D的測(cè)量。集中參數(shù)元件的測(cè)量方法:伏安法:歐姆定律電橋法:直流電橋、交流電橋諧振法:Q表晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管等器件的測(cè)量:晶體管特性圖示儀。1RLR圖6.1實(shí)際電阻器的等效電路(a)(b)RCSCCRCP圖6.2實(shí)際電容器的等效電路Dx=tanδ=RCS/XC=ωCRCS

Dx=tanδ=XC/RCP=1/ωCRCPQ=XL/RLS=ωL/RLSQ=RLP/XL=RLP/ωL集中參數(shù)元件的等效26.2伏安法及數(shù)字化測(cè)量6.2.1伏安法僅適用于低頻測(cè)量,比較適合直流電阻的測(cè)量。Z=U/I1)、當(dāng)測(cè)量直流電阻時(shí),電源為直流電源2)、當(dāng)測(cè)量電容、電感時(shí),電源為角頻率為ω的交流電源圖6.4伏安法測(cè)量原理圖A電源Z(a)V(b)A電源ZV3由電容、電感等效電路的分析可知,二者都可以等效為電阻與電抗的串聯(lián),即阻抗的模值為Z,在忽略損耗電阻影響的情況下,存在以上關(guān)系。

XL=ωL46.2.2阻抗的數(shù)字化測(cè)量---->電壓的數(shù)字化測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)1)正弦信號(hào)在被測(cè)阻抗兩端產(chǎn)生交流電壓2)同步濾波器,對(duì)電壓實(shí)部和虛部進(jìn)行分離3)峰值檢波器,交流-->直流1.電感元件的測(cè)量圖6.5為電感-電壓(L-V)變換器原理圖。圖中左半部分為阻抗-電壓變換部分;同步檢波器實(shí)現(xiàn)實(shí)部、虛部分離;峰值檢波器完成交-直流電壓變換,并提供基準(zhǔn)電壓。U1、U2、Ur都要送到電壓表雙積分式A/D變換器。5經(jīng)過(guò)分析得到:(6-2)(6-3)

分析式(6-2)、(6-3)可見(jiàn),因?yàn)閁r、R1均為常數(shù),只要利用雙積分式數(shù)字多用表測(cè)出U1、U2來(lái),即可換算出Rx、Lx及Qx的大小來(lái)。ur-∞++運(yùn)放同步檢波器ur峰值檢波器R1RxLxUoU1U2Ur圖6.5電感—電壓變換器同步檢波器jurUrcosωt62.電容元件的測(cè)量

圖6.6為電容-電壓變換器的阻抗—交流變換部分,其他部分與電感—電壓變換器的結(jié)構(gòu)相似。利用上述方法,可得:U2=-R1UrωCx由此可見(jiàn),也可以利用數(shù)字多用表來(lái)實(shí)現(xiàn)Cx、Rx及Dx的測(cè)量。圖6.6電容-電壓變換器

-∞+

+AurR1RxCxUo73.LCR參數(shù)測(cè)試儀

圖6.7為L(zhǎng)CR參數(shù)測(cè)試儀原理圖。經(jīng)分析得知:(Ω)(S)式中,R為等效串聯(lián)電阻;X為等效串聯(lián)電抗;G為等效并聯(lián)電導(dǎo);B為等效并聯(lián)電納。-∞++運(yùn)放f正弦交流

+-+-Rs圖6.7LCR參數(shù)測(cè)試儀原理圖8由上述分析可見(jiàn),只要先測(cè)出和,再把和同步整流并分解出實(shí)部和虛部,進(jìn)而計(jì)算出上式中R,X,G,B,最后以數(shù)字形式顯示出被測(cè)元件R,L,C,D,Q等參數(shù)。測(cè)量線(xiàn)圈或電容時(shí),可以選擇它們的串聯(lián)等效電路或并聯(lián)等效電路來(lái)進(jìn)行測(cè)量。一般來(lái)說(shuō),對(duì)小容量電容和高阻抗線(xiàn)圈,采用并聯(lián)等效電路測(cè)量,而對(duì)電解電容等大容量電容或小阻抗線(xiàn)圈采用串聯(lián)等效電路進(jìn)行測(cè)量。9

6.3電橋法測(cè)量集中參數(shù)元件-->適合低頻阻抗元件的測(cè)量。利用零指示器作為電橋平衡指示器.電橋平衡時(shí),各橋臂之間的關(guān)系確定被測(cè)量。該方法的工作頻率較寬,測(cè)量精度較高,可達(dá)10-46.3.1交流電橋1.工作原理

圖6.8為交流電橋原理圖,主要由橋體、電源G及平衡指示器P等組成。橋體由Z1、Z2、Z3、Zx四個(gè)橋臂組成,橋臂由電阻和電抗元件組成。電源為純正弦交流電源。當(dāng)IP=0時(shí),電橋處于平衡狀態(tài),電橋平衡條件如下:或10

即(6-4)φx+φ2=φ1+φ3(6-5)

要使交流電橋完全平衡,必須同時(shí)滿(mǎn)足式(6-4)和式(6-5),即振幅平衡條件和相位平衡條件。當(dāng)相鄰兩橋臂為純電阻時(shí),另外兩個(gè)橋臂應(yīng)呈現(xiàn)同性電抗;當(dāng)某一對(duì)角橋臂為純電阻時(shí),另外一對(duì)角橋臂應(yīng)呈現(xiàn)異性電抗;當(dāng)兩個(gè)橋臂由純電阻構(gòu)成時(shí),呈現(xiàn)電抗特性的橋臂必須由標(biāo)準(zhǔn)可調(diào)電阻和電抗件構(gòu)成,該電抗件一般選用標(biāo)準(zhǔn)可調(diào)電容。當(dāng)Z1、Z2為純電阻R1、R2時(shí),滿(mǎn)足關(guān)系:(6-6)

11當(dāng)Z1、Z2為純電阻R1、R2時(shí),滿(mǎn)足關(guān)系:(6-6)當(dāng)Z1、Z3為純電阻R1、R3時(shí),滿(mǎn)足關(guān)系:(6-7)由式(6-6)和式(6-7)得,當(dāng)兩個(gè)鄰臂為純電阻時(shí)的電橋稱(chēng)為臂比電橋,它比較適于測(cè)量電容;當(dāng)兩個(gè)相對(duì)橋臂為純電阻時(shí)的電橋稱(chēng)為臂乘電橋,它比較適于測(cè)量電感。交流電橋的電源必須為純正弦波交流電源,交流電橋也只適合在音頻或低射頻段使用,高頻段的測(cè)量適合選用諧振法。12[例6-1]圖6.9(a)為測(cè)量低Q電感的麥克斯韋電橋橋體,試求Rx、Lx、Qx各是多少?

解:

該交流電橋平衡條件為:

經(jīng)推導(dǎo),得:Rx=R1R2/RsLx=R1R2CsQx=ωLx/Rx=ωRsCs

13

[例6-2]

圖6.9(b)為測(cè)量高Q電感的海氏電橋橋體,試求Rx、Lx、Qx各是多少?解:該交流電橋平衡條件為:經(jīng)推導(dǎo),得:Rx=R1R2/RSLx=R1R2CS

14

[例6-3]

右圖為測(cè)量低損耗電容的串聯(lián)電阻式比較電橋橋體,試求Rx、Cx、Dx各是多少?解:該交流電橋平衡條件為:經(jīng)推導(dǎo),得:

Dx=ωCxRx=ωRsCs

15[例6-4]右圖為測(cè)量高損耗電容的并聯(lián)電阻式比較電橋橋體,試求Rx、Cx、Dx各是多少?解:該交流電橋平衡條件為:

經(jīng)推導(dǎo),得:162.QS18A型萬(wàn)用電橋(1)組成QS18A型萬(wàn)用電橋是一種便攜式交流電橋,主要用于測(cè)量電阻、電感、電容等參數(shù)。其組成如圖6.11所示,主要由橋體、信號(hào)源(1kHz)和晶體管檢流計(jì)三部分組成。橋體是電橋的核心部分,實(shí)際上是由直流電橋、交流電容電橋及電感電橋組合而成。使用時(shí),通過(guò)變換開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換,以實(shí)現(xiàn)不同參數(shù)或量程的測(cè)量。(2)測(cè)量電容選頻放大與整流1kHz振蕩器或9V直流電源橋體P圖6.11QS18A型萬(wàn)用電橋組成框圖17測(cè)量電容時(shí),橋體連接成如圖6.12所示的形式。Cx、Rx分別為被測(cè)電容的容量、串聯(lián)等效電阻阻值,R2由標(biāo)準(zhǔn)粗調(diào)、細(xì)調(diào)電阻器組成。調(diào)節(jié)橋體中可調(diào)電阻器使電橋平衡,根據(jù)電橋平衡條件,可導(dǎo)出:由此可知,在量程確定的情況下,只要C2保持不變,可以通過(guò)調(diào)節(jié)R3使電橋平衡。其中,Cx、Rx、Dx可由有關(guān)度盤(pán)讀出數(shù)值。RxCxR1R3R2C2圖6.12測(cè)量電容原理圖18(3)測(cè)量電感測(cè)量電感時(shí),橋體連接如圖6.13所示。Lx、Rx分別是被測(cè)電感的電感量、串聯(lián)等效損耗電阻。當(dāng)電橋平衡時(shí)有:Lx=R1R2C3Qx=ωC3R3(4)使用方法圖6.14為QS18A型萬(wàn)用電橋面板結(jié)構(gòu)圖。面板上各開(kāi)關(guān)旋鈕的作用如下:①被測(cè)元件接線(xiàn)柱用于連接被測(cè)元件。②外接插孔用于外接音頻電源。RxLxR1R3R2C3圖6.13測(cè)量電感原理圖19③外-內(nèi)1kHz選擇開(kāi)關(guān),用于選擇電橋工作電源。④量程開(kāi)關(guān),確定測(cè)量范圍,各示值是指電橋讀數(shù)在滿(mǎn)刻度時(shí)的最大值。④⑤②①u(mài)A讀數(shù)內(nèi)1kHz外③⑥⑦⑧⑨圖6.14QS18A型萬(wàn)用電橋面板結(jié)構(gòu)圖12111020⑤損耗微調(diào)旋鈕,用于細(xì)調(diào)平衡時(shí)的損耗,一般情況下置于“0”位置。⑥損耗倍率選擇開(kāi)關(guān),分為三擋:Q×1,D×0.1,D×1。根據(jù)不同情況,按照表6-1選擇合適擋位。測(cè)量電阻時(shí),該開(kāi)關(guān)不起作用。⑦指示電表,用于指示電橋的平衡狀態(tài)。當(dāng)電橋平衡時(shí),電表指示為零。⑧接地。⑨靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕,用于控制電橋放大器的放大倍數(shù)。表6-1倍率開(kāi)關(guān)位置測(cè)量元件位置空心電感線(xiàn)圈Q×1高Q值線(xiàn)圈和小損耗電容D×0.1(Q=1/D)帶鐵心線(xiàn)圈和大電解電容D×1(Q=1/D)21開(kāi)始測(cè)量時(shí),應(yīng)降低靈敏度,隨后再逐漸增大。 ⑩讀數(shù)調(diào)節(jié)旋鈕(讀數(shù)盤(pán))用于調(diào)節(jié)電橋的平衡狀態(tài),由粗調(diào)和細(xì)調(diào)組成。 損耗平衡調(diào)節(jié)旋鈕用于指示被測(cè)元件(電容或電感)的損耗因數(shù)或品質(zhì)因數(shù)。 測(cè)量選擇開(kāi)關(guān)用于確定電橋的測(cè)量?jī)?nèi)容。測(cè)量完畢,此開(kāi)關(guān)應(yīng)置于“關(guān)”位置,以降低機(jī)內(nèi)干電池的損耗。 使用方法如下: ①將被測(cè)元件接到“被測(cè)元件接線(xiàn)柱”,撥動(dòng)電源選擇開(kāi)關(guān)至“內(nèi)1kHz”位置,如果用外部電源,則將外部電源接到“外接”插孔上,撥動(dòng)電源選擇開(kāi)關(guān)至“外”的位置。 ②根據(jù)被測(cè)量,將測(cè)量選擇開(kāi)關(guān)旋至“C”、“L”、“R≤10”121122或“R>10”處。 ③估計(jì)被測(cè)量的大小,選擇量程開(kāi)關(guān)的位置。 ④根據(jù)被測(cè)元件的情況,按照表6-1選擇合適的損耗倍率開(kāi)關(guān)擋位。 ⑤根據(jù)電橋平衡情況,調(diào)整靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕使指示電表讀數(shù)由小逐步增大。 ⑥反復(fù)調(diào)節(jié)電橋的讀數(shù)盤(pán)和損耗平衡旋鈕,并在調(diào)整過(guò)程中逐步提高指示電表的靈敏度直至電橋平衡。此時(shí)存在如下關(guān)系:Lx(或Cx)=量程開(kāi)關(guān)指示值×電橋讀數(shù)盤(pán)示值Qx(或Dx)=損耗倍率指示值×損耗平衡盤(pán)指示值23 [例6-5]

用QS18A型萬(wàn)用電橋測(cè)量線(xiàn)圈的電感量Lx及Qx值,當(dāng)電橋平衡時(shí),左邊讀數(shù)盤(pán)(粗調(diào))示值為0.6,右邊讀數(shù)盤(pán)(細(xì)調(diào))示值為0.028,量程開(kāi)關(guān)在100mH擋上,損耗倍率開(kāi)關(guān)在Q×1擋上,損耗平衡盤(pán)讀數(shù)為3.5,求被測(cè)電感Lx和品質(zhì)因數(shù)Qx。 解:由QS18A型萬(wàn)用電橋的使用方法介紹,可知:

Lx=(0.6+0.028)×100mH=62.8mH

Qx=1×3.5=3.5答:(略)

246.3.2不平衡電橋

依據(jù)電橋平衡條件進(jìn)行測(cè)量的電橋稱(chēng)為平衡電橋,它的操作繁瑣、測(cè)量時(shí)間長(zhǎng),平時(shí)所說(shuō)的電橋通常是指平衡電橋。不平衡電橋是通過(guò)直接測(cè)量電橋非平衡狀態(tài)下流經(jīng)指示器的電流或兩端電壓大小來(lái)測(cè)量集中參數(shù)元件的,它的操作簡(jiǎn)便、測(cè)量時(shí)間短、易實(shí)現(xiàn)數(shù)

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶(hù)所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶(hù)上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶(hù)上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶(hù)因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論