交流电桥和声速测量-王静.ppt

交流电桥与声速测量 交流电桥 实验原理 交流电桥的平衡条件 相对桥臂上阻抗幅模的乘积相等 相对桥臂上阻抗幅角之和相等 串联电容电桥 测量损耗小的电容电桥 电桥平衡时 根据平衡条件可得 整理后得 损耗因数 参考值 海氏电桥 测量高Q值电感的电感电桥 电桥平衡时 根据平衡条件可得 整理后得 海氏电桥的平衡条件与频率有关 电源波形必须是正弦波 参考值 实验过程注意事项 频率选择1000Hz 调节前先将灵敏度旋纽逆时针转到最小 Rn或Rb调到最大或0 即使电流表示数最小 也不一定表示已经调好了 若调节Rn或Rb无法使电桥达到平衡 应考虑Cn Ra档位是否正确 检查电路连线 是否存在接触不良等原因 实验报告中存在的问题 1 1000Hz 2 不会换算单位 1 F 1 10 6F 若Cn 0 01 F 用0 01代入 应0 01 10 6 3 未算不确定度 Cx要求算不确定度 串联电容电桥 结果表示 一位有效数字 后面一律进位 思考题 1 在交流电桥实验中 为什么交流电桥中的标准元件选用电容 而不选用电感 由于制造工艺上的原因 标准电容的准确度要高于标准电感 并且标准电容不易受外磁场的影响 2 交流电桥的桥臂是否可以任意选择不同性质的阻抗元件组成 应如何选择 阻抗元件不可以任意选择 否则不一定能够调节平衡 桥臂配置要满足两个必要条件 一是相对桥臂上阻抗幅模的乘积相等 二是相对桥臂上阻抗幅角之和相等 具体的说 对臂比电桥而言 相对桥臂接入纯电阻后 另外相邻两臂也必须接入相同性质的阻抗 如实验中的电容电桥 对臂乘电桥而言 相邻桥臂接入纯电阻后 另外相对两桥臂必须为异性阻抗 如实验中的电感电桥 桥臂配置要满足两个必要条件 3 交流电桥对使用的电源有何要求 交流电源对测量结果有无影响 只有海氏电桥的平衡与频率有关 为避免谐波频率对测量精度的影响 电源波形必须是正弦波 其余电桥与频率无关 电源为任何频率或非正弦的情况 电桥都能平衡 实际情况中 由于电桥内部各元件之间的相互影响 交流电桥的测量频率对测量精度仍有一定的影响 声速测量 实验原理 声波频率f就是换能器的谐振频率 测声波波长有两种方法 共振干涉法和位相比较法 数据处理 1 2 3 一位有效数字 测量结果的末位与不确定度的末位对齐 4 5 百分误差 相对不确定度一律取两位有效数字比如 6 0 示波器图形不稳定 图形左右移动 滚动 模糊 应调节电平 level 旋钮使之稳定 思考题 1 怎样调整谐振频率 使换能器系统处于谐振状态 产生共振的条件是使信号源频率等于换能器固有频率 实验中应做如下调节使其获得谐振状态 固定S2在合适的位置 粗调频率 细调频率使示波器上出现的亮线长度最大 或者正弦波振幅最大 2 使用 驻波共振法 测声速时 示波器上观察到的正弦波振幅为什么随S1 S2间距增大而越来越小 这是因为超声波在空气中传播时 由于波动能量总有一部分会被空气吸收 波的机械能会不断减少 波强逐渐减弱 振幅逐渐减少