数字电桥测交流参数实验报告

四川大学网络教育学院

实验报告

实验名称: 用数字电桥测交流参数

学习中心 兴城奥鹏学习中心 姓 名 杨井均 学 号

实验内容:

用TH2080型LCR数字交流电桥测量RLC的各种参数,了解电

阻、电容、电感的特性

实验内容:

1. 加电

首先将电源线带IEC一端接到电桥左后方的IEC插座上,另一端插入合适的电源

插座上,搬动电桥左后方的船形开关,即使电桥通电。通电后,显示器、量程及

功能指示器随之变亮。电桥可自动置于电感、电容测量档,并联等效及1KHz频

率状态。正常情况下,内部电路加电几秒钟后即能稳定,便可进行测量。

2. 被测元件的接入方法

⑴通常径向引线的元件可直接插入组合测试夹夹板内,而接入特殊柔性引线的元

件时,应借助夹板离合器进行,该离合装置位于测试夹的正下方。

⑵接入轴向引线元件时,为避免扭折引线,可采用轴向转接头,先把这两个配件

分别插入测试夹的两端,再将其间距调正到适合元件测量的位置,然后便将轴向

引线元件插入两端的配件夹内。

⑶在轴向转接头必需相当牢固定的场合,如在测量大量的同类元件时,需采用支

撑板。

安装支撑板:首先把轴向转接头调整到适当的位置上,然后将支撑板悬置于轴向

转接头上方,让每个轴向转接头穿过支撑板上的槽缝,放好支撑板,将固定螺钉

对准电桥面板上的螺孔,最后上紧螺钉。注意:安装时不易将螺钉拧得过紧。

注意:本电桥虽能够对充电电容接入测试进行防护,但最好应将充电电容经适当

电阻放电后才进行测量。

3.控制按键的操作

控制装置由6个接键构成,分上下两排于仪器面板右上方,图1-37所示。上排

每个按键配有一支红色(LED)发光二极管,按动一下发出红光表示该功能有效。

下排每个按键配有两支红色(LED)发光二极管,这些红色发光二极管分别用来

指示各功能按键控制状态。按动任一按键,如果是上方的LED亮,要改变此状态,

需重新再按一下,就换为下方的LED亮。下面对各按键功能作说明:

⑴ LC--R按键

此键用来决定显示电抗还是电阻元件测量值,若按亮 “LC”左侧的LED,电桥

即可测量电感或电容。电桥可自动判定被测元件属于感性或容性,并将其测量值

显示在读数显示器上,同时量程指示相应的单位LED亮。若按亮R符号下的LED,

电桥将测量电阻,此时量程指示面板中间一排电阻单位LED将发亮。

⑵SER--PAR按键

测量时,某一元件的等效电路可在给定的频率上用串联或并联等效值来表示。显

示串联等效时,应按亮SER指示器的LED,显示并联等效值时则应按亮PAR指示

器的LED。注意:对于高Q值的电感和电容,以及低Q值的电阻,主项等效值即:

电感元件的电感量、电容器的电容量、电阻器的电阻值在串、并联两种方式下实

际是相同的。 ⑶100Hz--1KHz按键

本按键用于选择测量频率,测量频率的选择取决于测量元件的类型。值得注意的

是:为了充分利用电桥对电感和电容的量程扩展能力,必需选用正确的测量频率。

量值高时应在100Hz频率上测量,低量值应在1KHz频率上测量。选择不当时,

电桥的自动提示系统将通过闪亮频率“100Hz” 或“1KHz”指示LED来建议更

改测量频率。

⑷Q按键

选用Q值测量时,应按亮Q指示器,此时量程指示面板上所有LED将全熄灭。 ⑸BIAS按键

测量电解电容器时要用到2V直流偏压。这可通过按动BIAS键获得。注意:在启用或消除偏压电压后,电桥需要约40秒钟方可恢复。恢复期间,读数显示器上显示出BIAS字符,一旦BIAS字符消失,便可进行正常的测量,不再发生恢复延迟现象。

⑹LOCK按键

按动LOCK按键,可使电桥丧失自动量程选择功能,并将量程锁定在按动LOCK键时的某一状态上,此功能在测量大批具有相同称值的元件是特别有用。使用自动量程系统时,元件接入测试夹后至第一次显示准确读数的时间总计为0.5秒。如果事先知道确切的量程,则可消除使用自动量程时的这段时间延时,从而可在测量大量元件时节省相当多的时间。

使用LOCK装置的方法是,首先把某一典型的测试元件接入测试夹,一旦出现读数显示,便按动LOCK键,注意此时LOCK指示器LED将亮,至此所有后续测量便可在同一量程上进行,直到再次按动LOCK键或断电才能取消该功能。

4.使用中注意读数显示器与量程指示

⑴测量值在4位7段LED显示器上显示。小数点可自动移位,在某些测量中测量值将不用全部4位显示。这是因为电桥具有鉴别显示位是否稳定,对于那些确认不稳定位将不予显示。

⑵在电桥能提供±0.25%±1个字的基本准确度的测量条件下,读数通常常用全部4位显示。

量程指示器在读数显示器的右侧(图A-36所示),电桥可根据被测元件的实际值,自动显示在某一单位上。注意:因Q值是无量纲的,因此在显示Q值时,量程指示LED不会发亮。

⑶低准确度提示

当电桥显示不能达到基本准确度的数值时,电桥仍进行测量,但将通过量程指示器中相应的单位LED每秒闪一次来指示测量为低精度。此时如果适当改变控制功能,便能够改进测量准确度,这种情况仪器将自动通过闪亮相应的控制按键上的LED来提示。

⑷串--并联提示

虽然电桥具有显示串联或并联等效值的选择性,但在不利的Q值情况下,用上述两种方式均不可能获得基本准确度。当需要改动某一显示方式以便提高基本准确度时,电桥将通过闪亮串联或并联指示发光二极管,来提示这一变化。若出现这种情况,按一下“SER--PAR”键,便可改变显示方式,从而提高测试准确度。 ⑸频率提示

200μF~2000μF的电容,200H~2000H的电感,测量频率在100Hz只能获得基本准确度。同样,200pF~2nF的电容和200μH~2mH的电感,只有在1KHz测量频率上才能获得基本准确度,若用户在不能取得最佳精度的频率上,对上述范围的元件进行测量,电桥将通过闪亮频率指示LED来指示用户应改变测试频率。电桥在不适当的频率上测量,不能获得基本准确度。

5. 建议采用的测量条件参考表A-10

表A-10 测量条件参考

元件名称 测量频率 串--并联

电容<1μF 1KHz 并联(PAR)

电容≥1μF(非电解电容) 100Hz 并联(PAR)

电容≥1μF(电解电容) 100Hz 串联(SER)

电感<1H 1KHz 串联(SER)

电感≥1H 100Hz 串联(SHR)

电阻<10KΩ 100Hz 串联(SHR)

电阻≥10KΩ 100Hz 并联(PAR)

当电桥在100Hz和1KHz频率上,能同时提供串联和并联等效元件值时建议:一定型号和数值的元件应采用一定的方式进行测量。这样做是为了获得既最适合于元件的结构形式,又最适合于元件常用的工作方式的测量。如大容量的电解电容器,常作为电源波滤元件,测量时会发现,1KHZ频率上的电容值明显低于100Hz频率上的电容值。这种现象是由于这类元件的几何结构有关诸因素所构成。因此,电解电容在100Hz频率上测量的电容值是最有用的,电解电容的损耗项通常在串联等效电阻(ESR)上显示,因此,应该测量其串联电容和串联电阻值。

 

第二篇:交流谐振电桥之实验报告

交流谐振电桥之实验报告

PB07013045 刘罗勤         得分:93

初始数据:

Vi=2.0V  L=0.2H  C=0.005F  RL=80   f0=4.930kHz

R=400.0 f0=4.926kHz  VC=21.3V  VL=21.4V

表-1 R=400.0时,f、VR数据表

R=600.0  f0=4.926kHz  VC=16.0V  VL=16.4V

表-2 R=600.0时,f、VR数据表

(实验要求数据不少于25组。)

数据处理:

由        

可得以下数据表:

表-3 R=400.0时,f、I数据表

表-4 R=600.0时,f、I数据表

实验值:f0=4.930kHz

理论值:

相对误差:

当R=400.0时,有


图-1 R=400.0时,I-f谐振曲线

          (1)

                                   (2)

                                   (3)

                           (4)

理论值:

 (5)

误差分析:

以理论值为参考,可以发现,由公式

Q=w0L/(R+RL) =2f0 L/(R+RL)

计算所得Q值与理论值最接近,而以其它公式得到的值都偏小了点。

单从公式上看,公式(1)中只有f0是需要实验者自己测量的量,而其它未知量实验室已给出。显然,已给出的量相比于实验者自己测量的量要精确得多,所以可近似当成常量来分析。

由于公式(1)只有一个未知量,而公式(2)、(3)都有两个未知量,虽然测量时都会有误差,但由公式(1)所得结果应该是更精确的。至于公式(4),由于是对图形进行处理,故可以消除一些偶然误差的影响,按理说应该更精确些。但是,由于实验者不会利用手中所得数据用计算机进行精确处理,作图时用的方法比较不正规,由此产生的误差就可能明对结果产生明显的影响。

由此可见,要想得到精确的测量值,除了要会借助精密的实验仪器外,还得学会运用科学的数据处理方法。

同理,当R=600.0时,有

图-2 R=600.0时,I-f谐振曲线

 

理论值:

误差分析:

    从结果上看,所得各Q值的情况与R=400.0时非常相近。也就是说,也是由公式(1)所得Q值与理论值最接近,作图法次之,其它方法再次之。显然,两者误差因素相差无几,此处不再赘述。

   当然,也可以补充一点通常性的误差.如:导线本身有电阻,导线之间有电感、电容等因素的影响。

思考题

1.         根据RCL串、并联电路的谐振特点,在实验中如何判断电路达到了谐振?

答:因为谐振时I最大,所以当VR达最大时, RCL串联电路达到谐振.而对RCL并联电路而言,因为谐振时电路回路电流I最小,所以当电路回路电压V达最小,RCL并联电路达到谐振.

2.         串联电路谐振时,电容与电感上的瞬时电压的相位关系如何?若将电容和电感两端接到示波器x、y轴上,将看到什么现象?为什么?

答:电感的瞬时电压相位比电容的瞬时电压相位提前π。

因为

又   

所以看到的图象应为一条与x轴正方向成角的直线,如右上图所示.

3.         如果用一个400mH的固定电感与一个可变电容器组成一个串联谐振电路。为了使之能在200~600m的波段上调谐,则电容的调谐范围应为多少?

答: 

所以,

即电容的调谐范围为0.2533~0.0281pF

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