2011學(xué)院生化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究論文交流電橋實(shí)驗(yàn)偏差與靈敏度問題的剖析及實(shí)驗(yàn)改進(jìn)交流電橋?qū)嶒?yàn)偏差與靈敏度問題的剖析及實(shí)驗(yàn)改進(jìn)交流電橋?qū)嶒?yàn)偏差與靈敏度問題的剖析及實(shí)驗(yàn)改進(jìn)交流電橋?qū)嶒?yàn)偏差與靈敏度問題的剖析及實(shí)驗(yàn)改進(jìn)虞洋（）（西南學(xué)院蘇州市）交流電橋?qū)嶒?yàn)中，會(huì)有一定的偏差。我通過理論和實(shí)驗(yàn)的證明，對(duì)其偏差來源及交流電橋靈敏度進(jìn)行剖析大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)交流電橋，得到了提升交流電橋靈敏度的方式和對(duì)檢測(cè)電路的選擇，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，因而降低實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)偏差。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：交流電橋；偏差；靈敏度；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)(),,)::::...:words:words:words:;;;ment前言：交流電橋與直流電橋相像，它是檢測(cè)交流電路中各類器件參數(shù)的一種常用儀器，不僅通過電橋平衡條件可間接檢測(cè)交流內(nèi)阻、電容、電感外，還可檢測(cè)與電感、電容有關(guān)的其他化學(xué)量，如互感、介電常數(shù)、導(dǎo)磁率等。
可見交流電橋在交流檢測(cè)方面的用途非常廣泛。在實(shí)驗(yàn)中交流電橋的靈敏度對(duì)各檢測(cè)的確切值有重要的影響，須要選擇靈敏度較高的檢測(cè)電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。11991山東濟(jì)寧儀器科學(xué)與工程大學(xué)郵箱：1.1.1.1.交流電橋的實(shí)驗(yàn)中的偏差剖析1.11.11.11.1交流電橋?qū)嶒?yàn)原理惠斯登電橋是檢測(cè)內(nèi)阻的重要儀器之一。但若要檢測(cè)電容、電感、互感等交流電路器件則必須使用交流電橋。它與惠斯登電橋的不同之處在于交流電橋的四個(gè)橋臂中除了有內(nèi)阻還有電容、電感等器件。電源要使用交流電源（如函數(shù)訊號(hào)發(fā)生器）檢流計(jì)要使用交流檢流計(jì)（如交流毫伏表、耳機(jī)等）。2011學(xué)院生化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究論文1.1.11.1.11.1.11.1.1交流電橋基本的實(shí)驗(yàn)原理及平衡條件交流電橋原理線路如圖1-1所示，Z1，Z2，Z3,Z4為四個(gè)橋臂復(fù)阻抗。麥克風(fēng)做交流指示器使用。音頻訊號(hào)源為一函數(shù)訊號(hào)發(fā)生器。當(dāng)電橋平衡時(shí)，設(shè)有電壓通過交流指示器，及兩點(diǎn)在任一時(shí)間電位都相等，運(yùn)用交流電路歐姆定理，可以求得交流電橋的平衡條件：1-11-11-11-1實(shí)部相等：虛部相等：其中：由此平衡條件可以看出交流電橋與直流電橋的差異：直流電橋只有一個(gè)平衡條件，而交流電橋卻有兩個(gè)平衡條件，這是由于在交流電橋中除了四個(gè)臂阻抗的絕對(duì)值要滿足上述比列關(guān)系，但是相位也必須滿足一定關(guān)系，假如把阻抗表示成指數(shù)方式，兩個(gè)平衡條件的意義就更顯著了。
1.1.21.1.21.1.21.1.2檢測(cè)實(shí)際電容器件的橋路原理1-21-21-21-2各臂阻抗的值：應(yīng)為矢量）平衡時(shí)：其中CS為標(biāo)準(zhǔn)電容，由電容箱調(diào)節(jié)RSCx的耗損阻值，是因?yàn)闇u流作用以熱量方式發(fā)散出去，恰似在電容上串聯(lián)一個(gè)Rx等效內(nèi)阻。2011學(xué)院生化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究論文1.1.31.1.31.1.31.1.3檢測(cè)實(shí)際電感器件的橋路原理1-21-21-21-2各臂阻抗的值：平衡時(shí)其中RxLx的耗損內(nèi)阻，是因?yàn)闇u流作用以熱量方式發(fā)散出去，恰似在電感上串聯(lián)一個(gè)Rx等效內(nèi)阻。1.21.21.21.2交流電橋的偏差來源剖析1.2.11.2.11.2.11.2.1儀器偏差儀器偏差即儀器確切度帶來的偏差。在檢測(cè)實(shí)際電容器件的過程中，因所用內(nèi)阻箱的基本偏差為R=0.1%,電容箱0.1μF倍率檔的基本偏差為C=0.5%（以上二偏差均忽視了一起偏差附加項(xiàng)），則有δCx1=δR2+δR3+δ=0.1%+0.1%+0.5%=0.7%ΔCx1=0.9799μF0.7%=0.00069μF以上運(yùn)算結(jié)果即為由儀器固有偏差所導(dǎo)致的系統(tǒng)偏差。1.2.21.2.21.2.21.2.2頻度偏差頻度偏差即為由內(nèi)阻、電容、電感殘余熱阻造成的偏差。
這種殘余熱阻影響的大小與電橋的工作頻度有關(guān)。當(dāng)頻度較高時(shí)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果將形成較大偏差。頻度偏差的影響理論上的剖析比較困難，這兒因?yàn)橹R(shí)程度有限我并沒有自己做過多的探究，只是參考了一些文獻(xiàn)材料得到了一些推論：當(dāng)工作頻度在之間時(shí)，Cx基本在10三次方數(shù)目級(jí)。而當(dāng)頻率小于10KHz值影響迅速加強(qiáng)。當(dāng)頻度為1KHz時(shí)，電橋有最高的靈敏度，對(duì)此以后的靈敏度問題剖析中會(huì)進(jìn)一步提到。1.2.31.2.31.2.31.2.3電橋靈敏度造成的偏差因?yàn)殡姌蜢`敏度有限，電橋的平衡總是相對(duì)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)交流電橋，因而對(duì)于電橋平衡態(tài)的可調(diào)節(jié)熱阻并不惟一，而是有一個(gè)微小的可變化范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)，電橋可覺得仍然平衡狀態(tài)。這些微小的靈敏度造成的偏差將在以后的靈敏度問題剖析中做具體闡明。1.2.41.2.41.2.41.2.4干擾偏差干擾偏差是由外來干擾交流訊號(hào)引起的偏差。此部份偏差難于進(jìn)行定量的剖析。由于在實(shí)驗(yàn)中，這些干擾的大小總是在不規(guī)則地變化。它對(duì)于檢測(cè)的影響在于：平衡與否無法確切斷言。檢測(cè)靈敏度增加，檢測(cè)偏差加強(qiáng)。干擾偏差的須要通過選擇正確的實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行減少清除。2.2.2.2.交流電橋靈敏度問題的剖析2.12.12.12.1理論剖析靈敏度問題2-1中，Uo為交流電源，表位交流平衡2011學(xué)院生化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究論文指示器，一般用麥克風(fēng)或則由電子線路構(gòu)成的指示器（如晶體管毫伏表等），已知電橋的平衡條件：2-12-12-12-1交流電橋的靈敏度是評(píng)判交流電橋?qū)Ρ粰z測(cè)的微小變動(dòng)的辨別能力大小的數(shù)學(xué)量。
一般靈敏度用零儀表的電流（或電壓）的變化量ΔU(或則ΔI)與造成阻抗變化量ΔZ的比值來確定。本次我只對(duì)電流與做了電流與靈敏度的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)剖析，電壓與靈敏度的關(guān)系并沒有進(jìn)行探究。在探究中，可知靈敏2-1的電路中，假定橋臂Z1，Z2，Z3，Z4最初處于平衡狀態(tài)，檢測(cè)其對(duì)角線兩端電流ΔUcb=0。當(dāng)其中任何一臂，例如Z3變量ΔZ3時(shí)，則此時(shí)電橋失卻平衡，在Zy=的假ababcacb為電橋的線路參數(shù)系數(shù)。Zy=的情況下，電橋輸出地不平衡電流與不平衡系數(shù)均受限制情況下，只能通過增強(qiáng)來提升靈敏度。通過物理運(yùn)算，可得當(dāng)取的最大值，此時(shí)的靈敏度也取最大值，當(dāng)α過大或過小就會(huì)是靈敏度急劇增長(zhǎng)。除此之外，不等臂也會(huì)影響靈敏度的大小。2.22.22.22.2實(shí)驗(yàn)剖析靈敏度問題2-22-22-22-2如圖2-2搭接電路，運(yùn)用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)。得出的數(shù)據(jù)如表的靈敏度又小于圖,而實(shí)驗(yàn)結(jié)果也與理論推論相符合。這Uo2011學(xué)院生化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究論文的靈敏度。3.3.3.3.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為取得較高靈敏度的交流電橋，使其實(shí)驗(yàn)偏差盡可能減少。交流電橋的指示器，對(duì)角線位置不能任意選定或更換，即注意使橋臂器件的阻抗比列盡可能等于，這樣就能得到較為理想的結(jié)果。據(jù)悉，實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)選擇好合適的環(huán)境，盡可能減少干擾誤學(xué)院化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].上海：高等教育出版社，2005。[2]卡蘭捷耶夫電橋理論與估算（中譯版）北京：科學(xué)技術(shù)出版社，1995。[3]楊述武。普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M]。上海：高等教育出版社，2000。