第5章 常用基本元器件参数的测量

第5章常用基本元器件参数的测量5.1电阻、电容与电感的阻抗测量5.2半导体二极管的测量

5.3集成运算放大器参数的测量5.4单相变压器的测量5.5扬声器的测量5.1电阻、电容与电感的阻抗测量5.1.1概述

5.1.2电阻的测量

5.1.3电桥法测量阻抗

5.1.4谐振法测量阻抗

5.1.5阻抗的数字化测量方法5.1.1概述阻抗是描述一个网络和系统的重要参量。阻抗测量一般是指电阻、电容、电感以及与它们相关的Q值、损耗角、电导等参数的测量。表5.1电阻器、电感器和电容器的电路模型表5.1电阻器、电感器和电容器的电路模型5.1.2电阻的测量1.用万用表测量电阻2.电桥法测量电阻3.伏安法测量电阻4.电位器的测量5.非线性电阻的测量6.用万用表估测电容的容量和漏电阻1.用万用表测量电阻

在用万用表测量电阻时应注意以下几个问题：(1)要防止把双手和电阻的两个端子及万用表的两个表笔并联捏在一起，如果并联捏在一起，测量值为人体电阻与被测电阻并联后的等效电阻的阻值，而不是被测电阻的阻值，与实际值的误差会超出容许值的测量结果。(2)当电阻连接在电路中时，首先应将电路的电源断开，决不允许带电测量电阻值。若电路中有电容器时，应先将电容器放电后再进行测量。若电阻两端与其他元件相连，则应断开一端后再测量，否则电阻两端连接的其他电路会造成测量结果错误。(3)由于用万用表测量电阻时，万用表内部电路通过被测电阻构成回路，也就是说，测量时被测电阻中有直流电流流过，并在被测电阻两端产生一定的电压降，因此在用万用表测量电阻时应注意被测电阻所能承受的电压和电流值，以免损坏被测电阻。例如，不能用万用表直接测量微安表的表头内阻，因为这样做可能使流过表头的电流超过其承受能力（微安级）而烧坏表头。(4)万用表测量电阻时不同倍率档的零点不同，每换一档时都应重新进行一次调零，当某一档调节调零电位器不能使指针回到零欧姆处时，表明表内电池电压不足了，需要更换电池。(5)由于模拟式万用表电阻挡刻度的非线性，刻度误差较大，测量误差也较大，因而模拟式万用表只能作一般性的粗略检查测量。数字式万用表测量电阻的误差比模拟万用表的误差小，但当它用以测量阻值较小的电阻时，相对误差仍然是比较大的。2.电桥法测量电阻当对电阻值的测量精度要求很高时，可用电桥法进行测量。具体测量方法见本节5.1.3内容。3.伏安法测量电阻伏安法是一种间接测量法，理论依据是欧姆定律R＝U／I，给被测电阻施加一定的电压，所加电压应不超出被测电阻的承受能力，然后用电压表和电流表分别测出被测电阻两端的电压和流过它的电流，即可算出被测电阻的阻值。伏安法有如图5.1（a），（b）所示两种测量电路。如图5.1（a）示电路称为电压表前接法，由图可见，电压表测得的电压为被测电阻Rx两端的电压与电流表内阻RA压降之和。因此，根据欧姆定律求得的测量值R测＝U/Ix＝（UA+Ux）/Ix＝Rx+RA>Rx。如图5.1（b）所示电路称为电压表后接法，由图可见，电流表测得的电流为流过被测电阻Rx的电流与流过电压表内阻Rv的电流之和，因此，根据欧姆定律求得的测量值R测＝U/Ix＝Ux/(Iv+Ix)＝Rx//Rv＜Rx。在使用伏安法时，应根据被测电阻的大小，选择合适的测量电路，如果预先无法估计被测电阻的大小，可以两个电路都试一下，看两种电路电压表和电流表的读数的差别情况，若两种电路电压表的读数差别比电流表的读数差别小，则可选择电压表前接法，即如图5.1(a)所示电路；反之，则可选择电压表后接法，即如图5.1(b)所示电路。4.电位器的测量(1)万用表测量电位器用万用表测量电位器的方法与测量固定电阻的方法相同。先测量电位器两固定端之间的总体固定电阻，然后测量滑动端对任意一端之间的电阻值，并不断改变滑动端的位置，观察电阻值的变化情况，直到滑动端调到另一端为止。在缓慢调节滑动端时，应滑动灵活，松紧适度，听不到咝咝的噪声，阻值指示平稳变化，没有跳变现象，否则说明滑动端接触不良，或滑动端的引出机构内部存在故障。(2)示波器测量电位器的噪声如图5.2所示，给电位器两端加一适当的直流电源E，E的大小应不致造成电位器超功耗，最好用电池，因为电池没有纹波电压和噪声，让一恒定电流流过电位器，缓慢调节电位器的滑动端，在示波器的荧光屏上显示出一条光滑的水平亮线，随着电位器滑动端的调节，水平亮线在垂直方向移动，若水平亮线上有不规则曲毛刺出现，则表示有滑动噪声或静态噪声存在。5.非线性电阻的测量非线性电阻如热敏电阻、二极管的内阻等，它们的阻值与工作环境以及外加电压和电流的大小有关，一般采用专用设备测量其特性，当无专用设备时．可采用前面介绍的伏安法，测量一定直流电压下的直流电流值，然后改变电压的大小，逐点测量相应的电流，最后作出伏安特性曲线，所得电阻值只表示一定电压或电流下的直流电阻值。如果电阻值与环境温度有关时还应制造一定购外界环境。6.用万用表估测电容的容量和漏电阻用模拟式万用表的电阻挡测量电容器，不能测出其容量和漏电阻的确切数值，更不能知道电容器所能承受的耐压，但对电容器的好坏程度能粗略判别，在实际工作中经常使用。(1)估测电容量将万用表设置在电阻挡，表笔并接在被测电容的两端，在器件与表笔相接的瞬间，表针摆动幅度越大。表示电容量越大。这种方法一般用来估测0.01μF以上的电容器。(2)电容器漏电阻的估测除铝电解电容外，普通电容的绝缘电阻应大于10MΩ，用万用表测量电容器漏电阻时，万用表置×1k或×10k倍率档，当表笔与被测电容并接的瞬间，表针会偏转很大的角度，然后逐渐回转，经过一定时间，表针退回到∞Ω处，说明被测电容的漏电阻极大，若表针回不到∞Ω处，则示值即为被测电容的漏电阻值。铝电解电容的漏电阻应超过200kΩ才能使用。若表针偏转一定角度后，无逐渐回转现象，说明被测电容已被击穿，不能使用了。5.1.3电桥法测量阻抗电桥法又称指零法，它利用拾零电路作测量的指示器，工作频率很宽。其优点是能在很大程度上消除或削弱系统误差的影响，精度很高，可达到10－4。1.电桥的平衡条件2.直流电桥与交流电桥1.电桥的平衡条件如图5.3所示是一个交流电桥。它由ZX、Z2、Z3、Z4四个桥臂组成，G为信号源，P为检流计。桥臂接入被测电阻(或电感电容)，调节桥臂中的可调元件使检流计指示为零，电桥处于平衡状态。则可得电桥平衡条件为根据上式，可以计算出被测元件ZX的虽值。电桥平衡时有和式中|Zx|～|Z4|——复数阻抗ZX、Z2、Z3、Z4的模；φX～φ4——复数阻抗ZX、Z2、Z3、Z4的阻抗角。当被测元件为电阻元件时，取ZX＝RX，Z2＝R2，Z3＝R3，Z4＝R4，则图5.3所示为一个直流单臂电桥，且有电桥法的测量误差，主要取决于各桥臂阻抗的误差以及各部分之间的屏蔽效果。另外，为保证电桥的平衡，要求信号源的电压和频率稳定，特别是波形失真要小。2.直流电桥与交流电桥(1)直流双臂电桥(2)交流电桥(1)直流双臂电桥直流双臂电桥又称为凯尔文电桥。它是测量小电阻(一般在1－105Ω)的常用仪器。它的测量准确度高，最突出的优点是能消除单臂电桥测量时无法消除的由接线电阻和接触电阻造成的测量误差，而且，这种误差往往与被测量的小电阻的数值具有同一数量级。P是检流计，E为直流电源。Rl－R4为桥路电阻，Rp为调节电阻，Bn1～Bn2、BX1～BX2为电流接头，An1～An2、AX1～AX2为电压接头。Rn为标准电阻，作为电桥的比较臂，Rx为被测电阻。标准电阻和被测电阻各有一对电流接头(Bn1～Bn2、BX1～BX2)和一对电压接头(An1～An2、AX1～AX2)。接线时，电流接头要在电压接头的外侧。标准电阻与被测电阻用粗导线连接，和电源组成闭合回路，其电阻为R。图5.4直流双臂电桥的原理图，使用凯尔文电桥应注意以下三点①被测电阻电压接头所引出的接线比电流接头所引出的接线更靠近被测电阻。为减少接线电阻，连线应采用粗导线。②在选用标准电阻时，应尽量使其电阻与被测电阻在同一数量级，即满足下面的关系：③电源最好采用容量大—些的蓄电池，电压在2～4V之间。为避免电流过大而损坏标准电阻和被测电阻，在回路中串联可调电阻和直流电表。对应不同的被测电阻．可调节电源电压，以提高其灵敏度。(2)交流电桥QSl8A型万能电桥就是一种交流电桥，可测量电阻、电感、电容、线圈的Q值以及电容器的损耗等，是一种多用途、宽量程便携式仪器。QSl8A型万能电桥原理框图如图5.5所示。它由桥体、信号源(1000Hz振荡器)和晶体管指零仪三部分组成，桥体是电桥的核心部分，由标准电阻、标准电容及转换开关组成，通过转换开关切换，可以构成不同的电桥电路，对电阻、电容、电感进行测量。图5.5电桥整体框图图5.6测量电容时的电桥电路

式中tanδ——损耗系数，δ是电容器的损耗角。CX、RX、tanδ都可以由面板上读出数值。

测量电感时，桥体连接成如图5.7所示(麦克斯威电桥)。被测电感接在1、2两端，LX是它的电感量，RX是它的等效串联损耗电阻。当电桥平衡时有图5.7测量电感时的电桥电路5.1.4谐振法测量阻抗谐振法是测量阻抗的另一种基本方法，它是利用调谐回路的谐振特性而建立的测量方法。测量精度虽说不如交流电桥法高，但是由于测量线路简单方便，在技术上的困难要比高频电桥小(主要是杂散耦合的影响)。再加上高频电路元件大多为调谐回路元件使用，故用谐振法进行测量也比较符合其工作的实际情况。所以在测量高频电路参数(如电容、电感、品质因数、有效阻抗等)中，谐振法是一种重要的手段。典型的谐振法测量仪器是Q表，所以谐振法又称Q表法，其工作频率范围相当宽。图5.8谐振法测量原理图谐振法测量原理如图5.8所示，它由振荡源，已知元件和被测元件组成的，谐振回路以及谐振指示器组成。当回路达到谐振时，有且回路总阻抗为零，即测量回路与振荡源之间采用弱耦合，可使振荡源对测量回路的影响小到可以忽略不计。谐振指示器一般用电压表并联在回路上，或用热偶式电流表串联在回路中，它们的内阻对回路的影响应尽员小。将回路调至谐振状态，根据已知的回路关系式和已知元件的数值，求出未知元件的参量。5.1.4谐振法测量阻抗1.谐振法测电感2.谐振法测量电容3.电容量的测量1.谐振法测电感测量小电感量的电感时用串联替代法，如图5.9所示然后去掉1、2之间的短路线，将Lx按入回路，保持信号源频率不变，调节C至C2时，回路再次谐振，此时测量较大的电感常采用并联替代法，如图5.10所示。先不接LX，可变电容C调到小容量位置，这时C为C1，调节信号源频率使回路谐振，此时有可得2.谐振法测量电容(1)直接法测量电容(2)替代法测电容(1)直接法测量电容按图5.11把被测电容Cx接好，调节振荡源频率f，使电压表指示最大，则被测电容为直接法测量电容的误差包含：分布电容（线圈和接线分布电容）引起的误差；当频率过高时引线电感引起的误差；当回路Q值较低时，谐振曲线很平坦，不容易准确找出谐振点(电压表指示值最大)，也会产生误差。图5.11直接法测量电容(2)替代法测电容并联替代法串联替代法并联替代法它适合于测量小电容。其测量误差主要取决于可变标准电容的刻度误差。用替代法测电容，可以消除由于分布电容引起的测量误差，测试电路如图5.12所示。图5.12并联替代法测量小电容C是一只已定度好的可变电容器，其容量变化范围大于被测的电容量。在不接Cx的情况下，将可变电容C调到某一容量较大的位置，设其容量为C1，调节信号源频率，使回路谐振。然后接入被测电容Cx，信号源频率保持不变，此时回路失谐，重新调节C使回路再次谐振，这时C为C2，那么被测电容Cx＝C1－C2。串联替代法当被测电容容量大于标准电容器的最大容量时，必须用串联接法，如图5.13所示。先将图中1、2两端短路，调到容量较小位置，调节信号源频率使回路谐振，这时电容量为C1。然后拆除短路线，将Cx接入回路，保持信号源频率不变，调节c使回路再次谐振，此时可变电容C为C2，显然Cl等于C2与CX的串联值，图5.13串联替代法测量大电容3.电容量的测量(1)小于460pF电容的测量(2)大于460pF电容的测量(1)小于460pF电容的测量小于460pF电容的测量可以采用并联替代法来测量。从Q表附件中选取一只电感量大于1mH的标准电感接至Lx接线柱，将“微调”调到零，主调电容刻度盘调至最大(500pF)，记为C1；然后调节“定位零位校直”和“Q值零位校直”旋钮使定位表及Q值表指示为零，再调节“定位粗调”及“定位细调”旋钮使定位表指针指在“Q×1”处；最后调节频率旋钮及波段开关，使Q值表指示最大。将被测电容接至Cx接线柱。重调主调电容刻度盘使Q值表指示最大，此时皮盘读数为C2，则被测电容Cx等于：Cx＝C1－C2图5.14469pF以下电容测量法(b)第二次谐振(a)第一次谐振(2)大于460pF电容的测量大于460pF电容的测量可以来用串联替代法来测量：将标准电感接至Lx接线柱，调节主调电容刻度盘。使Q值表指示最大，刻度盘读数记为C1；取下标准电感，将其与被测电容串联后再接于Lx接线柱上，重调主调电容刻度盘使Q值表指示再次达到最大，此时刻度盘读数记为C2。被测电容Cx为5.1.5阻抗的数字化测量方法电感－电压变换器的原理如图5.15所示。图中A为阻抗－电压转换部分，两个同步检波器实现虚、实部分离，完成交－直流电压转换，并提供基准电压。图5.15电感－电压变换器5.2半导体二极管的测量5.2.1用万用表测量二极管

5.2.2发光二极管的测量

5.2.1用万用表测量二极管1.用模拟式万用表测量二极管2.用数字式万用表测量二极管1.用模拟式万用表测量二极管用模拟式万用表欧姆挡测量二极管时，万用表的等效电路如图5.16所示，万用表面板上标有“＋”号的端子接红表笔，对应于万用表内部电池的负极，而面板上标有“－”号的端子接黑表笔，对应于万用表内部电池的正极。这一点在用万用表判断二极管的极性时一定要记住。图5.16中的Ro是万用表欧姆档的等效内阻，大小与量程倍率有关，实际R0值为表盘中心标度值乘以所选欧姆档的倍率，不同倍率挡Ro不同，所以，用不同倍率挡测量同一个二极管的正向电阻值是不同的。测量小功率二极管时，万用表置×100档或×lk档，以防万用表的×1档输出电流过大，或×10k档输出电压过大而损坏被测二极管，对于面接触型大电流整流二极管可用×10或×10k档进行测量。1.用模拟式万用表测量二极管测量时，如图5.16所示，将二极管分别以两个方向与万用表的表笔相接，两种接法万用表指示的电阻必然是不相等的，其中万用表指示的较小的电阻值为二极管的正向电阻，一般为几百欧到几千欧左右，此时，黑表笔所接端为二极管的正极，红表笔所接端为二极管的负极。万用表指示的较大的电阻值为二极管的反向电阻，对于锗管，反向电阻应在100kΩ以上，硅管的反向电阻很大，几乎看不出表针的偏转。用这种方法可以判断二极管的好坏和极性图5.16模拟万用表欧姆挡等效电路

2.用数字式万用表测量二极管一般数字式万用表上都有二极管测试档，例如，DW909C型数字万用表，其测试原理与模拟式万用表测量电阻完全不同，它测量二极管的等效电路如图5.17所示，实际上测量的是二极管的直流电压降。图5.17数字式万用表测量二极管的等效电路

5.2.2发光二极管的测量1.用模拟式万用表判别发光二极管2.发光二极管工作电流的测量1.用模拟式万用表判别发光二极管模拟式万用表判断发光二极管的极性的方法与判断普通二极管的方法是一样的，只不过一般发光二极管的正向导通电压可超过lV，实际使用电流可达100mA以上，测量时可用量程较大的×lk和×10k档测其正向和反向电阻。一般正向电阻小于50kΩ，反向电阻大于200kΩ为正常。2.发光二极管工作电流的测量发光二极管的工作电流是一个很重要的参数，工作时电流太小，发光二极管不亮；太大则易使管子的使用寿命缩短，甚至烧毁。可以用如图5.18所示的电路来测量发光二极管的工作电流。图中R＝100Ω为保护限流电阻，以防测量开始时，电位器Rp调在小阻值上引起电流过大面损坏发光二极管。测量时，慢慢调节电位器Rp，使发光管工作正常，即发光既不太亮也不太暗，此时毫安表指示的数值即为发光二极管的工作电流值。若在此时用一直流电压表并接在发光二极管两端即可测得此发光二极管的正向压降VF的值。

图5.18发光二极管工作电流的测量电路

5.3集成运算放大器参数的测量集成运算放大器参数的测试方法有逐项测试法，辅助放大器法和图示法等。在此仅介绍国际上通用的辅助放大器法，这种方法利用直流信号进行测试，直流状态能自动稳定，且易于建立条件，环路有较高的增益，有利于微小量的精确测量，可在闭环条件下实现开环测试，尤其是它具有测多种参数的电路大致相近的明显优点，因而在实现自动化测试方面具有独特的优越性。辅助放大器法辅助放大器法测量运算放大器参数的电路如图5.19所示，图中Ax为被测放大器，A为辅助放大器，对辅助放大器的要求是闭环增益大于40dB，有一定的输出幅度，一般运放均可使用。由图可见，总电路具有很强的负反馈作用，被测放大器的输出能自动调零。图5.19运算放大器参数测量电路5.3集成运算放大器参数的测量5.3.1开环电压增益Au的测试 5.3.2输入失调电压UIO的测试 5.3.3输入失调电流IIO的测试

5.3.4输入偏置电流IIB的测试

5.3.5共模抑制比(CMRR)的测试5.3.1开环电压增益Au的测试5.3.1开环电压增益Au的测试5.3.2输入失调电压UIO的测试 为了使放大器输出电压为零所必须施加的输入差模电压称为输入失调电压UIO，它是集成差分放大器对称度的标志，失调电压越小，通常输出电压的温度漂移也越小。测量时，K＋，K－闭合，K1断开，K2置“l”，即接地，由于深度负反馈的结果，这里的待测放大器的输出电压总是自动维持在零，此时待测放大器输入端所加的电压即为输入失调电压式中UO辅助放大器输出端的电压。5.3.3输入失调电流IIO的测试则5.3.4输入偏置电流IIB的测试

放大器输出电压为零时，它的两个输入端的偏置电流的平均值称为输入偏置电流IIB。

测量输入偏置电流IIB时，K1断开，K2置“1”，即接地，精确选取R＋＝R－＝R，首先将K＋闭合，K－断开，测得UO1，再将K＋断开，K－闭合，测得UO2，由图可见则输入偏置电流IIB为5.3.5共模抑制比(CMRR)的测试差模增益AUd与共模增益AUc比之比称为共模抑制比(CMRR)。测量共模抑制比时，K＋

，K－闭合，K1断开，K2置“1”，即接地，测量此时辅助放大器的输出为UO1，然后给被测放大器输入ES的共模信号，即将两个Rl的接地端断开，改接开关K1的“2”端，测量此时辅助放大器的输出为UO2，则被测放大器共模电压增益为其中A为辅助放大器的放大倍数。将Rl，R和A看作被测放大器Ax的反馈通道，则AX的闭环差模电压增益AUd为

5.4单相变压器的测量变压器是一种常见的电气设备，具有变换电压、变换电流和变换阻抗的作用，在电力系统和电子线路中有着广泛的应用。在电子线路中，除电源变压器外，还有振荡变压器、输入变压器、输出变压器、脉冲变压器等，用来耦合电路、传递信号、实现阻抗匹配。5.4.1变压器的基本结构和工作原理5.4.2变压器的工作原理

5.4.3变压器的铭牌数据

5.4.4单相变压器的测量

5.4.1变压器的基本结构和工作原理尽管变压器种类繁多，外型和体积有很大的差别，但它们的基本结构是相同的。主要由铁心和绕组两部分组成。图5.20为单相心式变压器，其特点是绕组包围铁心，这种变压器用铁量较少，结构简单，绕阻的安装和绝缘比较容易，多用于容量较大的变压器中．图5.21为单相壳式变压器，其特点是铁心包围着绕组，这种变压器用铜量较少，多用于小容量变压器中。无论是心式还是壳式变压器都有高压绕组和低压绕组，它们都绕在铁心上。为了减少铁损耗，铁心都用彼此绝缘的硅钢片叠成。图5.20单相心式变压器1－低压绕阻；3－高压绕阻；3－铁心柱

图5.21单相壳式变压器1－低压绕阻；2－高压绕阻；3－铁心5.4.2变压器的工作原理用结构原理图表示变压器的电路。用图形符号表示变压器的电路。1.电压变换2.电流变换3.阻抗变换图5.22用结构原理图表示变压器的电路一次绕组电路就是交流铁心线圈电路，当原绕组接上交流电压u1时，原绕组中便有电流i1通过。e1是主磁通Φ在一次绕组中产生的感应电动势，Φσ1是电流i1通过一次绕组时所产生的一次绕组的漏磁通。根据基尔霍夫电压定律一次绕组电路电压方程为：图5.23用图形符号表示变压器的电路通常原绕组上所加的是正弦电压u1。在正弦电压作用的情况下，上式可用向量表示：由于一次绕组的电阻R1和感抗X1(或漏磁通Φσ1)较小．因而它们两端的电压降也较小，与主磁电动势E1比较起来，可以忽略不计。于是e1的有效值为：主磁通Φ除了在一次绕阻中产生e2外，还会在二次绕组中产生感应电动势e2，从而在二次绕阻电路中产生了电流i2，在二次绕阻两端，即负载的两端产生电压u2，同时电流i2通过二次绕阻时产生二次绕阻漏磁通Φσ2。e2的参考方向参考方向符合右手螺旋定则，i2的参考方向与e2的参考方向一致，Φσ2的参考方向与i2的参考方向符合右手螺旋定则，u2的参考方向与i2的参考方向一致。因此，对二次绕阻电路可列出：1.电压变换2.电流变换2.电流变换2.电流变换3.阻抗变换图5.24变压器的阻抗变换3.阻抗变换5.4.3变压器的铭牌数据1.额定电压U1N/U2N2.额定电流I1N/I2N3.额定容量SN4.额定频率fN5.相数m6.温升1.额定电压U1N/U2N额定电压是根据变压器的绝缘强度和容许温升而规定的电压值，以伏(V)或干伏(KV)为单位。原边额定电压U1N是指变压器原边应加的电压，副边额定电压U2N是指原边加上额定电压时副边的空载电压。使用变压器时应当注意接入的电源电压是否与绕组的额定电压值相符，如果电压值不符，有可能造成重大事故。例如额定电压为220V的变压器接在380V电源线上，电压几乎增加了一倍，根据恒磁通公式，铁芯中的磁通Φm也将增大约一倍。但磁通Φm的增加与励磁电流的增加不是线性关系，在铁芯中磁Φm已经很高(接近饱和)的情况下其值再增加一倍，励磁电流将会较正常值增大几十甚至上百倍，导致变压器的铜损与铁损急剧增加，引起剧烈发热，严重时会烧毁变压器。因此变压器一定要在额定电压下运行。2.额定电流I1N/I2N额定电流是根据变压器容许温升而规定的电流值，以安(A)或千安(KA)为单位。变压器在额定电流下运行，使用寿命一般可达20年以上；但是若长期超过额定电流(超负荷)运行，铜损增加，铁芯发热加剧，变压器温度升高，会使绕组的绝缘材料迅速老化甚至烧毁，大大缩短了变压器的使用寿命，所以不要使变压器长时间超负荷运行3.额定容量SN额定容量即额定视在功率，以伏安(A)或千伏安(KA)为单位。额定容量SN等于额定电压UN与额定电流IN的乘积。单相变压器的容量三相变压器的容量4.额定频率fN变压器额定运行时原边外加交流电压的频率。我国的标准工业频率为50Hz，有些国家的工频为60Hz。5.相数m单项或三相。6.温升变压器在额定运行情况下，变压器内部温度容许超出规定的环境温度(+40℃)的数值。对于使用A级绝缘材料的变压器，允许温升为60℃。变压器的铭牌上还标志出变压器的接线图、联接组别、运行方式以及冷却方式等使用条件。5.4.4单相变压器的测量1.变压器两线圈同名端的判定2.变压器的空载特性3.外特性测量1.变压器两线圈同名端的判定当一个变压器的次级线圈需要串联或并联使用时，或者几个变压器需要串联或并联使用时，为使连接正确，必须知道初级线圈和次级线圈端点间的相对极性．因此要判断变压器的同名端。由于原、副边电压都是交变的，当某一瞬时原绕组某一端点的电位相对于另一端点为正时，副绕组必然有一个对应的端点，其瞬时电位相对于副绕组的另一端点也为正。通常把原、副绕组电位瞬时极性相对应的端点称为同极性端，有时也叫同名端。图5.25所示变压器有两个副绕组，由于两个绕组绕向相同，当磁通Φ的变化使绕组中产生感应电动势时端点1和3的电位瞬时极性必然相同，所以端点1和3就是同极性端，当然端点2和4也是同极性端。为厂在使用变压器时能正确连接线路，通常在同极性端旁边标注*作为记号，图5.26表明了极性的变压器符号。如果两个副绕组的绕向相反，如图5.25(b)所示，端点1和4就成为同极性端。因此，变压器的同极性端与绕组的绕向有关。对于已经绕制好的绕组，在使用时必须知道它的同极性端，如果不知道，可用下述方法加以确定。图5.26变压器绕阻极性的表示图5.25变压器绕组的同极性端变压器两线圈同名端的判定方法一

图5.27为测定变压器极性的一种电路。变压器的一个绕组（团中为AX）通过开关和电池相连，另一个绕组与且流毫安表相连，a端接毫安表的正端，x端接毫安表的负端。当开关K接通瞬间，如果毫安表的指针正向偏转，则A、a是同极性端；如果指针反向偏转、则A、x是同极性端。在某些场合，变压器接线要考虑同极性端。例如在变压器反馈的振荡电路中，振荡变压器的反馈绕组只有在极性连接正确时，才能获得正反馈而形成自激振荡。又如某些小容量变压器有多个绕组，有时需要把绕组串联或并联，这时也要考虑同极性端。正确的串联接法，应把两个绕组的异极性端接在一起，如把图5.25(a)中的2、3端接在一起，这样在1、4两端得到的电压即为两个副绕组电压之和，若接反，则输出电压会抵消；正确的并联接法，应把两个绕组的同极性端接在一起．如把图5.25(a)中的1、3端，2、4端分别相连，这时可向负载提供更大的电流，但要注意并联绕组的电压必须相等，如接反，则会造成线圈短路以致烧毁变压器。图5.27变压器绕组极性的测定图5.28变压器同名端的判别电路变压器两线圈同名端的判定方法二判断变压器的同名端时，先将变压器初次级线圈各一个端点相连(如图5.28所示端点2和4)，在输入端1和2间加入交流电压U12，用电压表测量端点1和3，1和3间的电压。如果电压的有效值满足U13=U12+U34，则可知端点1和3为异名端；如果U13=U12-U34或U13=U34-U12，则可知端点1和3为同名端。2.变压器的空载特性

变压器空载时，次级线圈的电流为零。如果变压器空载，在初级线圈上加上电压U0，初级线圈上便有电流流过，这个电流便是空载电流I0，空载电流的大小决定于初级线圈的电感量以及加在初级线圈上的电压和频率。空载电流产生磁通，标志着变压器的优劣。变压器空载时，初级和次级线圈的电压有效值的比值叫做变压比或变压系数，用K表示，K=N1/N2。当N1和N2不同时，变压器可以将某一电压的交流电转化为同一频率的另一电压的交流电。例如图5.29所示，将变压器的次级高压端开路，为防止电源电压在220V上下有波动，通过白耦变压器调节单相变压器初级线圈的电压为额定值U1，测U1及次级电压Uh，计算出变压比K=U1/Uh。图5.29变压器测试实验电路3.外特性测量在电源电压U1不变的情况下，变压器副边接入负载后，原、副边都有电流流过。并必然产生原、副边的内阻抗电压降，从而使副边的电压随负载的增减而变化。在一次绕组电压U1和负载功率因数保持不变的情况下，二次绕阻电压U2与电流I2之间的关系U2=f(I2)称为变压器的外特性，如图5.30所示图5.30变压器的外特性曲线由图可见，对电阻性和电感件负载而言，电压U2随电流I2的增加而下降。从空载到满载(副边电流达到其额定值I2时)，副边电压变化的数值与空载电压的比值称为电压调整率，用公式表示即：式中U20和U2分别为空载和额定负载时的二次电压。在一般变压器中。由于其电阻和漏磁感抗均甚小，电压变化率是不大的，约5%左右。5.5扬声器的测量5.5.1扬声器的结构和工作原理5.5.2扬声器的分类及主要指标5.5.1扬声器的结构和工作原理扬声器的结构扬声器的工作原理扬声器的结构扬声器有许多种类，但其基本的工作原理是相似的，均是一种将电信号转换为声音信号进行重放的元件。目前使用最为广泛的是电动式扬声器，它由振动膜、音圈、永久磁铁、支架等组成。扬声器的工作原理当扬声器的音圈通入音频电流后音圈在电流的作用下便产生交变的磁场，永久磁铁同时也产生一个大小和方向不变的恒定的磁场。由于音圈所产生磁场的大小和方向随音频电流的变化不断地在改变，这样两个磁场的相互作用使音圈作垂直于音圈中电流方向的运动，由于音圈和振动膜相连，从而带动振动膜产生振动，由振动膜振动引起空气的振动而发出声音。当输入音圈的电流越大，其磁场的作用力就越大，振动膜振动的幅度也就越大，声音则越响。扬声器发出高音的部分主要在振动膜的中央，当扬声器振动膜的中央材质越硬，则其重放的声音效果越好。扬声器发出低音的部分主要在振动膜的边缘，如果扬声器的振动膜边缘较为柔软且纸盆口径较大，则扬声器发出的低音效果越好。另外，球顶扬声器在日前市场中的音箱中使用很多。大家知道，高音扬声器由于其工作频率很高，在重放高音时其振膜会在永久磁铁的的磁路气隙中作高速运动，因此要求高音扬声器的振膜能够对瞬变的高频信号作出迅速的反应．并且能够承受高速运动而产生的空气压力，因此对于振膜的制作材料要求质量要轻，并要有足够的强度。图5.31电动式扬声器的结构图5.32球顶扬声器的结构5.5.2扬声器的分类及主要指标1.扬声器的分类2.主要指标1.扬声器的分类扬声器按其声波辐射的方式按电－声换能的方式按扬声器工作的频带按扬声器振膜的形状按扬声器振动膜(盆)的制作材料按扬声器振膜边缘使用的不同材料扬声器按其声波辐射的方式扬声器按其声波辐射的方式可分为直接辐射和间接辐射二种按电－声换能的方式可分为电动式，电磁式、静电式及压电陶瓷式。电动式扬声器是当音频电流流过扬声器的音圈时，音圈产生的磁场与音圈周围磁体所产生的磁场形成相互作用的力，该作用力带动振膜前后振动而产生声音。电磁式扬声器是当音频电流流过已磁化了的振动部分与磁体的磁性相互吸引和排斥而产生作用力，推动扬声器的振膜移动而产生声音。静电式是将两个极性相反的电极安装在一起，形成一个电容，当音频电流加在此电容的两端时，两个电极之间的电场产生作用力，使扬声器的振动膜振动。压电陶瓷式是利用某些材料的压电效应制成，当晶体表面加上音频电压时，晶体能够产生和音频电压相对应的振动，从而使扬声器发声。按扬声器工作的频带按扬声器工作的频带可分为高频扬声器、中频扬声器、低频扬声器及全频扬声器。高频扬声器专门重放功率放大器输出的音频传号的高频部分，其工作频率范围一般在2.5～25kHz。中频扬声器专门重放功率放大器输出的音频信号中的中频部分，其工作频率范围一般在500Hz～2.5kHz。低频扬声器与高、中频扬声器相比较，低频扬声器则专门重放低频信号，其工作频率一般在15～500Hz。全频带扬声器即所谓全频带扬声器是指工作的频率能够覆盖高、中、低全频段。按扬声器振膜的形状按扬声器振膜的形状可分为锥形、球顶形及平板形。采用锥形振膜的扬声器，重放声音的指向性较好，性能较为稳定，允许振动的幅度较大，较容易做成大口径式。目前的音箱的中、低音单元均为锥形振膜。球顶形扬声器在前面已作介绍，其振膜为半球顶形，它的重放声指向性较宽，瞬态响应好，相位失真也较小。平板形扬声器的振膜的辐射面呈凹形，它和锥形振膜相比进一步提高了扬声器活塞运动的范围。按扬声器振动膜(盆)的制作材料按扬声器振动膜(盆)的制作材料的不同可分为纸盆、碳纤维盆、PP盆、玻璃纤维盆、防弹布盆、钛膜及丝绸膜扬声器纸盆扬声器采用纸材料制作振动膜的扬声器,灵敏度较高，工作效率较高，但承受功率小，纸盆容易受潮，目前在少数高档扬声器中仍然采用了纸盆作为扬声器的振膜。碳纤维扬声器是采用碳纤维制作扬声器的振动盆，材质较硬，重放中、低频效果较好，瞬态响应也较好。PP盆扬声器是采用石墨强化聚丙烯材料制作，重放频带较宽。玻璃纤维扬声器其性能与碳纤维扬声器是基本相似的。防弹布盆扬声器是采甩高强度防弹纤维制造，其主要特点是重放动态音频信号时非线性失真较小。钛膜扬声器是采用金属钛作为扬声器的振动膜，一般用于高音扬声器，重放声较为纤细，有一定的金属感。丝绸膜扬声器是采用天然丝质编织的振动膜，一般用于高音扬声器，重放声细腻，比钛膜扬声器柔和。按扬声器振膜边缘使用的不同材料按扬声器振膜边缘使用的不同材料可分为纸边、布边、橡皮边及泡沫边。2.主要指标(1)声压频率特性(2)频响范围(3)标称功率

(4)标称阻抗(5)失真度

(6)指向特性(7)灵敏度(8)谐振频率(9)等效Q值(1)声压频率特性所谓声压频率特性是指扬声器在输入信号大小不变时，其输出的声压随输入信号的频率变化而变化的特性。如果一只扬声器的输出声压不随输入信号的频率的变化而变化，那么这只扬声器的声压频率特性就较好。换句话说，即频率特性越平坦越好。图5.34为扬声器的声压频率特性。图5.34扬声器的声压频率特性(2)频响范围

频响范围指扬声器在重放时所能够达到的频率范围，它是扬声器较为重要的一个指标。是指重放信号的频率响应曲线的平坦部分，这样在重放过程中才不会出现信号的失真。频率响应范围越宽，在重放时声音信号失真就越小，说明其重放的频率范围的覆盖范围较大。一般扬声器的振动膜的直径越大，其重放的低频效果就越好。(3)标称功率所谓标称功率是指扬声器在长期工作时所能承受的输入功率。在扬声器的说明书中所标注的额定功率即为标称功率。在有些扬声器的说明书中标有最大输入功率这一指标，最大输入功率是指扬声器在短时间内所能承受的最大输入功率，它一般是扬声器额定输入功率的2倍左右。因扬声器在工作时，输出信号幅度变化会很大的，短时间输出功率