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万能电桥工作原理

2018/06/19117 作者:佚名
导读: 概述 本仪器是采用电桥法来测量电容,电感和电阻元件,其优点是结构简单,操作方便,并为了使操作者能更好地熟悉与运用本仪器,现以四臂电桥的工作原理作一个简单的介绍。右图是四臂电桥的原理示意图。电桥臂阻抗Zx Za Zc Zb组成,桥臂阻抗Z在一般情况下是复数,也就是由电容,电感,电阻任意组合而成。在a ,b 两端加上电压后一般情况下c,d两点间有电位差,因此在指示器中便有电流流过。假使

概述

本仪器是采用电桥法来测量电容,电感和电阻元件,其优点是结构简单,操作方便,并

为了使操作者能更好地熟悉与运用本仪器,现以四臂电桥的工作原理作一个简单的介绍。右图是四臂电桥的原理示意图。电桥臂阻抗Zx Za Zc Zb组成,桥臂阻抗Z在一般情况下是复数,也就是由电容,电感,电阻任意组合而成。在a ,b 两端加上电压后一般情况下c,d两点间有电位差,因此在指示器中便有电流流过。假使uc-ua=o即ucd=o则指示器就没电流流过。此时电桥处于平衡状态

即 Zx.Zc=Za.Zb

这样我们可以得到一个个结论:在四臂电桥中当电桥平衡时,必须是相对两个桥臂的乘积相等,这是电桥的基本原理。如果桥臂中Zx Za Zc Z均为电阻。那未Rx=RA.RB就构成了四臂电桥,在平衡电桥时只要调节桥臂的一个参数就可使电桥平衡。

如果在电桥二个桥臂接入电抗元件,另二个桥臂接电阻。

即:Zx=Rx+jXx ZA=ZA Zc=Zc ZB=RB+jXB根据电桥平衡条件:Zx.Zc=Za.Zb

即:(Rx+jXx).Rc=RA(RB+JXb)经整理并分别使实数与虚数部分相等

得:R= RA.RB

RC (1)

X= RA.XB (2)

RC

在上面二组方程式中第(1)式可得出被测元件的有功分量,第(2)式可得出被测元件的无功分量值,因此当桥臂接有阻抗元件的四臂电桥,就要分别调节桥臂的二个参数才能使用电桥平衡。

振荡器

本仪器内附振荡器是由一只硅晶管BG6组成电感三点式1KHZ振荡器。测量电容,电感和电阻(R≤10Ω)时作为交流电源用,在调制电路中作为调制电压用,它的振荡频率是由一个电容器C19组成的谐振回路所决定,只要改变C19电容器就能调整振动器的振动频率。变压器的次级分有两组线圈,一组是高阻抗输出约有1.5V的交流电压,另一组是低阻抗输出约有300mv的交流电压按测量对象的需要作为阻抗匹配用,由线路图可见该变压器是振荡线圈又兼作输出用。

调制器

调制器的作用是把直流讯号调制成交流讯号,以便进行交流放大,本线路是由场效应晶体管BG1所担任,其线路结构简单,它用来当测量R>10Ω时,电桥电源采用直流9V而电桥输出的不平衡讯号经由调制电路使它变换成交流讯号馈至放大器进行放大,这将提高了测量灵敏度使得高值电阻并带有较大的残余电抗的电阻元件也能进行测量。

放大器

放大器是由四只硅晶体管BG2-BG5组成四级电压放大,当使用内部1KHZ讯号源时,放大器采用RC双T选频网络。这对于抑制外来的杂散干扰和线路的固有噪声效果良好,双T网络的特征是当选择在某一谐振频率下其输出的特别小,而在其它的频率则输出特别大,正是使用这一特点设置在放大器中作为负反馈线路,在f=f0=1KHZ时由于反馈最小,输出电压将是最大,反馈电压大,输出电压就小,由于RC双T网络的电阻电容其量值有误差,调节W2 和W1可以改善选频的性能。

双T网络的参数应有如下关系:

R=R10=R12+W3=2(R11+W2)

C=C8=C9=C10

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