第三章 阻抗的测量

1、杨俊清杨俊清Tel:昌大学过程装备与测控工程系南昌大学过程装备与测控工程系1.电桥法2.阻抗电压转换法3.阻抗频率转换法教学目的教学目的1.了解阻抗的多种测量方法 2.理解阻抗测量的电桥法、阻抗电压转换、阻抗频率转换法的原理3.掌握交直流电桥、比例电路、差动脉冲调宽电路的应用教学内容教学内容3 3.1.1 3.1.1 惠斯顿电桥惠斯顿电桥 3.1 电桥法、电路特性、电路特性41.1.输出阻抗输出阻抗( (或内阻或内阻) Z) Z0 0 3412012341234/Z ZZ ZZZZZZZZZZ2.2.电桥开路电桥开路( )( )输出电压输出电压U U0 0 LZ.13

2、2414012341234Z ZZ ZZZUUUZZZZZZZZ3.3.负载电压为负载电压为 .00LLLZUUZZ5二、电桥电源二、电桥电源1 1直流供电电桥直流供电电桥直流电桥直流电桥2 2交流供电电桥交流供电电桥交流电桥交流电桥U、U0为直流，Z1Z4只能为电阻 U、 U0为交流，Z1Z4可为电阻、电感、电容61.1.输出为输出为0 0平衡电桥平衡电桥 （常用于电阻、电感、电容元件参数的测量） l平衡条件: 或 lZi=Ri+jXi(i=1,2,3,4)的交流电桥平衡必须同时满足两个条件： 2. 2. 输出不为输出不为0 0不平衡电桥不平衡电桥 （常用于电阻式、电感式、电容式传感器测量，

3、即把被测阻抗转换为电压进行测量）三、电桥输出三、电桥输出4231ZZZZ2134ZZZZ31314242XXRRXXRR31314242RXXRXRRX（实部相等） （虚部相等） 73.1.2 3.1.2 平衡电桥法平衡电桥法一、测电阻一、测电阻132xRRRR 通常是先大致调整比率R1/R2，再调整标准电阻R3，直至电桥平衡，此时即可从标准电阻R3的读数，按上式求得被测电阻Rx的值。8二、测电容二、测电容91.1.电容串联电阻式电容串联电阻式 324xRRRR423xRCCR 222RfCRCDxxx102.2.电容并联电阻式电容并联电阻式 423xRCCR324xRRRR)2/(1)/(1

4、22RfCRCDxxx11三、测电感三、测电感23xLR R C23xR RRRQRC121.1.测量低测量低Q Q值值(Q10)(Q10)(Q10)电感电感(图314(a)(图314(b)23xLR R C23xR RRRQRC133.1.2 3.1.2 不平衡电桥法不平衡电桥法一、直流不平衡电桥一、直流不平衡电桥 14151.1.恒流源供电的优点：恒流源供电的优点：l 电桥从恒压源供电改为恒流源供电，可以减小和消除非线性。l 恒流源供电比恒压源供电更能消除温度变化的影响。2.2.差动电桥（差动式电阻传感器接在横跨差动电桥（差动式电阻传感器接在横跨电源的相邻两臂）优点：电源的相邻两臂）优点：

5、l 提高灵敏度l 消除非线性l 消除温度误差16为什么差动式电阻传感器应接在横跨电源的相邻两臂？3.3.例子例子17解:18二、交流不平衡电桥二、交流不平衡电桥 191.1.电阻平衡臂交流电桥电阻平衡臂交流电桥2.2.变压器电桥变压器电桥20三、有源电桥三、有源电桥 21结论：结论：RR/223.2 阻抗电压转换法 3.2.1 3.2.1 欧姆法（恒流法）欧姆法（恒流法） 121xNxRUIRRxNxUIR 23xNxNxxNxRRERRUURIUU020245refxUIRR0510refxUIRR2526xNrefxrefRRURIU|0273.2.2 3.2.2 比例运算法比例运算法.0

6、0ExCUUC .00 xECUUC 0120CCCUUE283.2.3 3.2.3 差动脉冲调宽法差动脉冲调宽法一、一、RCRC电路和电路和LRLR电路的微分方程电路的微分方程2930二、差动电容脉冲调宽电路二、差动电容脉冲调宽电路 111lnEERUTRCUU222lnEERUTR CUU)1 (111/1CRTERceUUu3112012ABECCUUUCC323334l电路同图3-2-6l图36中，R1和R2为电阻传感器，通常取 为固定电容，此时 三、差动电阻式脉冲调宽电路三、差动电阻式脉冲调宽电路 21CC 21210RRRRUUE35四、差动电感式脉冲调宽电路四、差动电感式脉冲调宽电路 21210LLLLUUE363738五、滤波器截止频率五、滤波器截止频率393.3 阻抗频率转换法 3.3.1 3.3.1 调频法调频法一、一、LCLC正弦振荡器正弦振荡器 1 1单振荡电路单振荡电路 40412.2.差频差频电路电路 00dCffC42)211 (100001CCfCCff)211 (100