第3章--比较仪表.ppt
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1、 定流变阻式电位差计定流变阻式电位差计的原理电路如图的原理电路如图2-1-2所示所示,图中图中E是标准电池或直流稳是标准电池或直流稳 压电源的电动势压电源的电动势,En为标准为标准电池电池,Rn为标准电阻为标准电阻,Ux为被为被测电压测电压,P为检流计。为检流计。直流电位差计是一种比较仪器,用它来测量电压,误直流电位差计是一种比较仪器,用它来测量电压,误差可小于差可小于0.005%,甚至更小。直流电位差计分为甚至更小。直流电位差计分为定阻变定阻变 流式流式和和定流变阻式定流变阻式两种。两种。3.1 直流电位差计直流电位差计 图中图中,回路回路I为校准回路为校准回路,回路回路II 为测量回路,回
2、路为测量回路,回路为工作电流回路。为工作电流回路。工作电工作电流回路流回路校准校准回路回路测量测量回路回路第第1页页/共共21页页1、工作原理工作原理工作电工作电流回路流回路校准校准回路回路测量测量回路回路 回路回路称为工作电称为工作电流回路,它包括工作电流回路,它包括工作电源源E,工作电流调节电工作电流调节电阻阻R0,标准电阻标准电阻RN,测测量电阻量电阻R。它的作用是。它的作用是提供一个稳定的工作电提供一个稳定的工作电流流I0。校准回路校准回路由标由标准电池准电池En,检流计检流计P和和标准电阻标准电阻Rn组成。组成。测量回路由测量回路由测量电阻测量电阻R、检流计、检流计P和转换开关和转换
3、开关S等构成。等构成。R是是R的一部分的一部分,可以按十进制数连续可调。可以按十进制数连续可调。第第2页页/共共21页页 测量:测量:把开关置于位置把开关置于位置2,调节电阻,调节电阻R 使检流计使检流计P再次再次指零指零,表明,表明Ux与与US互相补偿,即互相补偿,即2、测量步骤、测量步骤 定工作电流:定工作电流:测量时测量时,先将开关先将开关S拨在拨在1位置位置,调节可调节可变电阻变电阻R0,调整工作电流,调整工作电流I0,使检流计使检流计P指零指零,则说明标准,则说明标准电池电池En与标准电阻与标准电阻Rn上的上的压降相互补偿。压降相互补偿。工作电工作电流回路流回路校准校准回路回路测量测
4、量回路回路I0RN=ENI0=EN/RN第第3页页/共共21页页从上述原理可以得出电位差计的两个特点:从上述原理可以得出电位差计的两个特点:电位差计的平衡是利用电位互相补偿的原理制电位差计的平衡是利用电位互相补偿的原理制成的成的,测量回路不从被测量测量回路不从被测量UX中取用电流中取用电流(检流计检流计P指零指零),消除了对被测量的影响。消除了对被测量的影响。被测量数值由标准量被测量数值由标准量RN、EN等决定等决定,因此因此电位差计电位差计准确度很高。准确度很高。第第4页页/共共21页页测量测量回路回路校准校准回路回路工作电工作电流回路流回路检流计检流计标准标准电池电池实用直流电位差计举例实
5、用直流电位差计举例第第5页页/共共21页页(1)、测量较高电压时)、测量较高电压时:原理电路如图原理电路如图2-1-4所示所示。R1和和R2构成分压器,先用电位差计测得构成分压器,先用电位差计测得U x后后,再用分压公式推算出再用分压公式推算出Ux:Ux=(R1+R2)U x /R23、电位差计的应用、电位差计的应用第第6页页/共共21页页(4)测量电阻测量电阻(间接)(间接):也分两步进行也分两步进行,先测出流过电阻先测出流过电阻的电流的电流Ix,再测出其两端的电压再测出其两端的电压 Ux,则则Rx=Ux/Ix用直流电位差计测量电流的原理电路如图用直流电位差计测量电流的原理电路如图2-1-5
6、所示所示,在被在被测电流支路串入数值已知的标准电阻测电流支路串入数值已知的标准电阻Rn作取样电阻作取样电阻,用直流电用直流电位差计测得位差计测得Rn两端的两端的电压电压Ux,则被测电流为:则被测电流为:Ix=Ux/Rn(3)功功率测量率测量:只只要按上述测量电压、电要按上述测量电压、电流的方法测出流的方法测出Ux与与Ix,则则功率为功率为P=Ux Ix(2)测量电流测量电流(间接):(间接):第第7页页/共共21页页直流电桥分两种直流电桥分两种,即即单电桥单电桥和和双电桥双电桥。单电桥又称惠斯登单电桥又称惠斯登(Wheatstone)电桥电桥,用于测量阻值为用于测量阻值为10109W W的电阻
7、的电阻(保证高精保证高精度测量时度测量时,范围为范围为1104W W);直流双电桥又称凯尔文;直流双电桥又称凯尔文(Kelvin)电桥电桥,主要用于测量阻值主要用于测量阻值10W W以下以下的电阻。的电阻。直流电桥是精确测量电阻等电路参数的一种比较仪表直流电桥是精确测量电阻等电路参数的一种比较仪表,它它 通过被测电阻与标准电阻的比较实现测量通过被测电阻与标准电阻的比较实现测量,其准确度可达十万其准确度可达十万分之几分之几,仪表准确度不难达到仪表准确度不难达到0.1、0.2级。级。3.2 直流电桥直流电桥第第8页页/共共21页页直流单电桥的原理电路如图直流单电桥的原理电路如图2-2-1所示所示,
8、图中图中,R1、R2、R3和和R4构成四个桥臂构成四个桥臂,直流电源直流电源E和指零仪和指零仪(如检流计如检流计)分别接在电阻分别接在电阻桥体的桥体的ab与与cd对角线上。对角线上。测量电阻时测量电阻时,被测电阻作被测电阻作一个桥臂一个桥臂(如如R1),另外三个桥另外三个桥臂由标准电阻构成臂由标准电阻构成,阻值已知阻值已知且可调节改变。当调节电桥且可调节改变。当调节电桥的某个桥臂使的某个桥臂使Ig=0时时,即即Ucd=0,称此状态为称此状态为“电桥平衡电桥平衡”。一、直流单电桥一、直流单电桥第第9页页/共共21页页 上式说明:上式说明:电桥平衡时电桥平衡时,电桥对臂电阻(阻抗)之积相等。电桥对
9、臂电阻(阻抗)之积相等。“电桥平衡电桥平衡”,即检流计即检流计P指零指零,则则Ip=0,Ubd=0。故有:。故有:I1 R1=I3 R3 I2 R2 =I4R4 由于由于Ip=0,按基尔霍夫定律可得按基尔霍夫定律可得I1=I2 和和I3=I4,并将两式相除可得:并将两式相除可得:被测电阻被测电阻 Rx=R1 R4R3 (2-2-1)1、电桥平衡、电桥平衡R3Rx=R1R4第第10页页/共共21页页从式从式2-2-1可见可见,电桥平衡时电桥平衡时,被测电阻的数值与电源被测电阻的数值与电源E无关无关。在灵敏度足够的情况下在灵敏度足够的情况下,电源电压波动对测量结果没有影响电源电压波动对测量结果没有
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