2011學院生化學實驗研究論文交流電橋實驗偏差與靈敏度問題的剖析及實驗改進交流電橋實驗偏差與靈敏度問題的剖析及實驗改進交流電橋實驗偏差與靈敏度問題的剖析及實驗改進交流電橋實驗偏差與靈敏度問題的剖析及實驗改進虞洋（）（西南學院蘇州市）交流電橋實驗中，會有一定的偏差。我通過理論和實驗的證明，對其偏差來源及交流電橋靈敏度進行剖析大學物理實驗交流電橋，得到了提升交流電橋靈敏度的方式和對檢測電路的選擇，對實驗進行改進，因而降低實驗的系統偏差。關鍵詞：關鍵詞：關鍵詞：關鍵詞：交流電橋；偏差；靈敏度；實驗改進(),,)::::...:words:words:words:;;;ment前言：交流電橋與直流電橋相像，它是檢測交流電路中各類器件參數的一種常用儀器，不僅通過電橋平衡條件可間接檢測交流內阻、電容、電感外，還可檢測與電感、電容有關的其他化學量，如互感、介電常數、導磁率等。
可見交流電橋在交流檢測方面的用途非常廣泛。在實驗中交流電橋的靈敏度對各檢測的確切值有重要的影響，須要選擇靈敏度較高的檢測電路進行實驗。11991山東濟寧儀器科學與工程大學郵箱：1.1.1.1.交流電橋的實驗中的偏差剖析1.11.11.11.1交流電橋實驗原理惠斯登電橋是檢測內阻的重要儀器之一。但若要檢測電容、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橋臂中除了有內阻還有電容、電感等器件。電源要使用交流電源（如函數訊號發生器）檢流計要使用交流檢流計（如交流毫伏表、耳機等）。2011學院生化學實驗研究論文1.1.11.1.11.1.11.1.1交流電橋基本的實驗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為四個橋臂復阻抗。麥克風做交流指示器使用。音頻訊號源為一函數訊號發生器。當電橋平衡時，設有電壓通過交流指示器，及兩點在任一時間電位都相等，運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：直流電橋只有一個平衡條件，而交流電橋卻有兩個平衡條件，這是由于在交流電橋中除了四個臂阻抗的絕對值要滿足上述比列關系，但是相位也必須滿足一定關系，假如把阻抗表示成指數方式，兩個平衡條件的意義就更顯著了。
1.1.21.1.21.1.21.1.2檢測實際電容器件的橋路原理1-21-21-21-2各臂阻抗的值：應為矢量）平衡時：其中CS為標準電容，由電容箱調節RSCx的耗損阻值，是因為渦流作用以熱量方式發散出去，恰似在電容上串聯一個Rx等效內阻。2011學院生化學實驗研究論文1.1.31.1.31.1.31.1.3檢測實際電感器件的橋路原理1-21-21-21-2各臂阻抗的值：平衡時其中RxLx的耗損內阻，是因為渦流作用以熱量方式發散出去，恰似在電感上串聯一個Rx等效內阻。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。在檢測實際電容器件的過程中，因所用內阻箱的基本偏差為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），則有δCx1=δR2+δR3+δ=0.1%+0.1%+0.5%=0.7%ΔCx1=0.9799μF0.7%=0.00069μF以上運算結果即為由儀器固有偏差所導致的系統偏差。1.2.21.2.21.2.21.2.2頻度偏差頻度偏差即為由內阻、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。當頻度較高時，對檢測結果將形成較大偏差。頻度偏差的影響理論上的剖析比較困難，這兒因為知識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材料得到了一些推論：當工作頻度在之間時，Cx基本在10三次方數目級。而當頻率小于10KHz值影響迅速加強。當頻度為1KHz時，電橋有最高的靈敏度，對此以后的靈敏度問題剖析中會進一步提到。1.2.31.2.31.2.31.2.3電橋靈敏度造成的偏差因為電橋靈敏度有限，電橋的平衡總是相對的大學物理實驗交流電橋，因而對于電橋平衡態的可調節熱阻并不惟一，而是有一個微小的可變化范圍，在這個范圍內，電橋可覺得仍然平衡狀態。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引起的偏差。此部份偏差難于進行定量的剖析。由于在實驗中，這些干擾的大小總是在不規則地變化。它對于檢測的影響在于：平衡與否無法確切斷言。檢測靈敏度增加，檢測偏差加強。干擾偏差的須要通過選擇正確的實驗儀器及實驗環境進行減少清除。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學院生化學實驗研究論文指示器，一般用麥克風或則由電子線路構成的指示器（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判交流電橋對被檢測的微小變動的辨別能力大小的數學量。
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。本次我只對電流與做了電流與靈敏度的關系的實驗剖析，電壓與靈敏度的關系并沒有進行探究。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，檢測其對角線兩端電流ΔUcb=0。當其中任何一臂，例如Z3變量ΔZ3時，則此時電橋失卻平衡，在Zy=的假ababcacb為電橋的線路參數系數。Zy=的情況下，電橋輸出地不平衡電流與不平衡系數均受限制情況下，只能通過增強來提升靈敏度。通過物理運算，可得當取的最大值，此時的靈敏度也取最大值，當α過大或過小就會是靈敏度急劇增長。除此之外，不等臂也會影響靈敏度的大小。2.22.22.22.2實驗剖析靈敏度問題2-22-22-22-2如圖2-2搭接電路，運用控制變量法進行實驗檢測。得出的數據如表的靈敏度又小于圖,而實驗結果也與理論推論相符合。這Uo2011學院生化學實驗研究論文的靈敏度。3.3.3.3.實驗改進為取得較高靈敏度的交流電橋，使其實驗偏差盡可能減少。交流電橋的指示器，對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果。據悉，實驗應當選擇好合適的環境，盡可能減少干擾誤學院化學實驗[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：科學技術出版社，1995。[3]楊述武。普通化學實驗[M]。上海：高等教育出版社，2000。