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1、,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
2、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:1F=1106F,若Cn=0. 01F :用0.01代入,应0.01106,3、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
3、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
4、 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。,