电容、电阻测量实验报告

实验目的：1、掌握电容测量的方案，电容测量的技术指标

          2、学会选择正确的模数转换器

          3、学会使用常规的开关集成块

          4、掌握电阻测量的方案，学会怎样达到电阻测量的技术指标

实验原理：

一、数字电容测试仪的设计

电容是一个间接测量量，要根据测出的其他量来进行换算出来。

1）电容可以和电阻通过555构成振荡电路产生脉冲波，通过测出脉宽的时间来测得电容的值

T=kRC

K和R是可知的，根据测得的T值就可以得出电容的值

2）电容也可以和电感构成谐振电路，通过输入一个信号，改变信号的输入频率，使输入信号和LC电路谐振，根据公式W=1/ √LC就可以得到电容的值。

二、多联电位器电阻路间差测试仪的设计

      电阻是一个间接测试量，他通过测得电压和电流根据公式R=U/I得出电阻的值

电阻测量分为恒流测压法和恒压测流法两种方法

这两种方法都要考虑到阻抗匹配的问题

1） 恒流测压法

输入一个恒流，通过运放电路输出电压值，根据运放电路的虚断原理得出待测电阻两端的电压值，就可以得出待测电阻的阻值。

2） 恒压测流法

输入一个恒压，通过运放电路算出电流值，从而得出电阻值

方案论证：数字电容测试仪

        用555组成的单稳电路测脉宽

        用555构成多谐振荡器产生触发脉冲

多谐振荡器产生一个占空比任意的方波信号作为单稳电路的输入信号。

T1=0.7*（R1+R2）*C

T2=0.7*R2*C

当R2〉〉R1时，占空比为50%

单稳电路是由低电平触发，输入的信号的占空比尽量要大

触发脉冲产生电路

    电容测试电路

Tw=R*Cx*㏑3

R为7脚和8脚间的电阻和待测电容Cx构成了充放电回路，这个电阻可以用一个拨档开关来选择电容的测试挡位。当待测电容为一大电容时，选择一个小电阻；当电容较小时，选择一个较大的电阻。使输出的脉宽不至于太大或者太小，用以提高测量的精度和速度。

R*C不能取得太小，R*C*㏑3≥T2，如果R*C取得太小，使得充放电时间太小，当来一个低电平时，电路迅速充电完毕，此时输入信号仍然处于低电平状态，输出电压为高电平，此时的脉宽就与RC无关，得到的C值就不是所要测的电容值。

仿真波形：

、

从仿真波形可以看出Tw=1.1058ms

根据公式Tw=1.1*R*C可以得出C=100uf

多联电位器电阻路间差测试仪设计方案

软件设计流程图

主程序流程图：                              

  

测试子程序流程图：

硬件电路图：

实验总结：这次实验是我们按照自己的思想来进行设计、模拟仿真。在做电容测试仪时，进一步加强了对EWB模拟仿真软件的使用，深刻感受了模拟仿真软件的优点以及它的作用。在做电容测试仪时，一开始我们没注意到RC与触发电平之间的关系，没有真正弄明白它的单稳波形的形成原理，导致结果的不正确。从这点可以说明我们还是不够脚踏实地，在以后的实验中我们一定会改之。在设计多联电位器电阻路间差测试仪时，虽然进行了设计没有仿真，没有验证我们的方法思想是否正确可行，但是这是我们第一次在没有老师的帮助下将我们的想法进行设计，锻炼了我们的设计能力。在讨论过程中，我们学到了想多，不同的组有不同的思想、设计方案，既锻炼了同学们的表达能力也丰富的大家的知识。

 

第二篇：惠斯登电桥测电阻,大学物理实验,实验报告模板

一．实验目的

a.      掌握惠斯登电桥测量电阻的原理和特点以及对电桥灵敏度的检测。

b.      学会正确使用箱式电桥和滑线式电桥测量电阻

c.       学习消除系统误差的一种方法——交换测量法

二．实验仪器

非平衡电桥，QJ—23型箱式惠斯登电桥，指针式检流计，电阻箱，待测热敏电阻，测温装置，加热水杯，导线等。

三．实验原理

1．惠斯登电桥的电路原理

测电阻的方法很多，其中最常用的是伏安法和电桥法两种。用伏安法测电阻时，除了因电压表、电流表准确度不高带来的误差外，还由于电表内阻和电路本身的影响，也不可避免地带来误差。1843年惠斯登设计了一种电桥电路，根本不用电压表、电流表，大大地提高了电阻的测量精度。

惠斯登电桥的原理性电路如图17-1所示，4个电阻R₁、R₂、R₃和R₄联成一个四边形abcd，每条边称为电桥的一个“桥臂”，在对角a和c之间接上工作电源E，在对角线bd上再接上检流计G。电桥的“桥”就是指bd这条对角线而言;它的作用是将桥两端的电位直接进行比较。电源接通后，bd两点的电位一般并不相同，因此检流计中有电流通过，指针必然偏转。测量时若适当调节桥臂电阻，可使桥上没有电流通过(I_g=0)，检流计指零，此时称为电桥平衡。

电桥平衡时，

                    ，， 

于是                      

将两式相除，得4个桥臂电阻的关系为

因此待测电阻R_x，可表示为

                          (17-1)

 (17-1)式称为电桥的平衡条件。式中，R₁ 、R₂称为比例臂电阻，其比值M称为倍率，R_S称为比较臂电阻。若M（或R₁ 、R₂）和R_S已知，待测电阻R_x就可由（17-1）式求出。

调节电桥平衡有两种方法：对滑线式电桥，是保持R_s不变，通过调节R₁/R₂的比值使电桥平衡；对箱式电桥，是保持R₁/R₂不变，通过调节R_s使电桥平衡。

用电桥法测电阻的突出优点是：

（1）用电桥法测电阻，只要检流计足够灵敏，且选用标准电阻作为桥臂；通过与标准电阻相比较，即可确定待测电阻是标准电阻的多少倍。由于制造高精度的电阻并不困难，所以电桥法测电阻可达到很高的准确度。

（2）电桥电路中，不用电压表、电流表，只用—只检流计作指零装置，并不要求提供读数，只要检流计灵敏度足够高。对准确度高低并无苛求。

2．电桥的灵敏度

电桥的平衡是由检流计是否指零来判断的。因此，测量的准确度与电桥的灵敏度有关。

电桥平衡后，调节比较臂电阻，使R_S变动ΔR_S，此时检流计指针如果偏离平衡位置

Δd格。则电桥灵敏度定义为：

                             （17-2）

可见，S在数值上等于R_S变化单位阻值时，检流计指针的偏转格数。检流计指针偏转越大，电桥越灵敏（S越大），对电桥平衡的判断就越准确，测量结果也就更准确。

S的定义式可改写为： 

                       （17-3）

式中，为检流计的电流灵敏度；为电桥电路灵敏度。可见，电桥灵敏度不仅与检流计有关，还与电路参数有关。适当加大电桥的工作电压，合理配置桥臂电阻，都能提高电桥的灵敏度。

本实验所用QJ23型惠斯登电桥，内部电路如图17-2（a）所示，面板布局如图17-2（b）所示。电桥的结构形式基本类同，只是将4个十进位电阻器串联成R_S；R_l、R₂也由8只特定阻值的标准电阻组成，通过调节a点位置使倍率M分成7档（×0.001、×0.01、×0.1、×1、×10、×100、×1000)。测量时，应根据被测电阻的阻值选取倍率，以保证R_S有4位读数。该电桥测量范围为1～9.999×10⁶ Ω，基本量限为10~9999Ω。在基本量限以内，用内部电源和检流计时，该电桥的准确度等级为0.2级。测量时仪器的允许误差为：

式中为电桥读数的满刻度值。该电桥还可以外接电源和检流计，以提高其灵敏度

四．实验内容与步骤

（1）按图安置好仪器。先用万用表粗测铜线圈的电阻值，然后用两根短导线将它连到电桥接线柱上。

（2）按电桥底板说明的《使用方法》调整好仪器。根据铜线圈电阻粗测值，选用适当的倍率，测出室温下铜线圈的电阻值。

（3）接通水浴锅电源，并顺时针旋转“温度调节”旋钮，使大小指示灯都亮，此时水浴锅电炉丝通电加热。当油温升高3～4℃时，再按反时针方向慢慢旋转“温度调节”旋钮，使小指示灯刚能熄灭。不断地轻轻搅动搅拌器，待油温基本稳定后，随即测出并记录R、t的对应值。然后再顺时针旋转温度调节旋钮．使电炉丝通电加热……大约每升高5℃左右测量一次，至少测7组R、t的对应值。

（4）测量完后，应将电桥面板上接线片“B”断开，并用接线片“G”将检流计两端短路。

五、数据记录：

1、惠斯登电桥测电阻和灵敏度

2、用非平衡电桥测量动态电阻

原始数据

1、惠斯登电桥测电阻和灵敏度

2、用非平衡电桥测量动态电阻