第2部分参量测量技术

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1、第2章电参量测量技术2.1频率、时频率、时间和相位的测量间和相位的测量2.2电压、电流和功率测量电压、电流和功率测量2.3阻抗测量阻抗测量靳黑漠宣贩靠坊学枉歉脚唯芭巢般甲哉廷慢汇敦私豌喊个移船胞繁谦避滞第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术检测方法：直接或通过各种传感器、电路等转换为与被测量相关的电压、电流、时间、频率等电学基本参量。好处1：便于对被测量的检测、处理、记录和控制好处2：又能提高测量的精度。本章内容：分别介绍时间、频率和相位、电压、电流以及阻抗等参量的测量方法。 造累祈辱审崇怂窘跌转痒码砰鸦堪视傻盔价扰华畏焙烘屑肢署绳节酬捉就第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术2.1频率、

2、时间和相位的测量频率、时间和相位的测量频率、时间的应用与人们日常生活息息相关，而在当代高科技中显得尤为重要。例如,邮电通讯，大地测量，地震预报，人造卫星、宇宙飞船、航天飞机的导航定位控制等都与频率、时间密切相关，因此准确测量时间和频率是十分重要的。相位是描述交流信号的三要素之一。相位差的测量是研究信号、网络特性的不可缺少的重要方面。赣赐采把甲戌抖魏末陋酚与桥氢蓬傈图靶峨逝惶惜斌血异货液横煽亦呀窒第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术2.1.1频率的测量频率的测量在工业生产领域中周期性现象十分普遍，如各种周而复始的旋转、往复运动、各种传感器和测量电路变换后的周期性脉冲等。周期与频率互为倒数关系

3、:（2-1）频率测量方法：1：计数法2：模拟法奉绑父淬括墟皖武葡焰判堤翱绎轧讫媒哟寅于俗瞄掠疹漂戳露蔗陶音炕先第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术1.频率频率(周期周期)的数字测量的数字测量计数法测量原理计数法就是在一定的时间间隔T内，对周期性脉冲的重复次数进行计数。若周期性脉冲的周期为TA，则计数结果为:（2-2）计数法原理如图2-1(a)所示，周期为TA的脉冲加到闸门的输入端，宽度为T的门控信号加到闸门的控制端，只有在闸门开通时间T内才输出计数脉冲进行计数。蓬故赵亿榷颤奥滋郡洪哟墓敬募楚钙夕馆恍樱幌头伏柿泼牧啊啪箭冲敝内第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术图2-1计数法测量原理拜尔

4、戳敷斗闷没撑暖体皿侩砒浇蜡奏赚褂锈沟粉烽沫眩遭敷央喘耗敛磅隆第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术由于T和TA两个量是不相关的，T不一定正好是TA的整数N倍，即T与NTA之间有一定误差，如图2-1(b)所示。处在T区间内计数脉冲个数(即计数器计数结果)为N，则（2-3）显然，脉冲计数的最大绝对误差N=1。洪懒苍邱孕膨僳浩尘夸肢也癌喝害富侗溺滔置蠢至垢凛搐斥逆悲远禁喊邱第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术脉冲计数最大相对误差最大相对误差为：（24）通用计数器的基本组成和工作方式通用计数器一般都具有测频和测周两种方式。基本组成如图2-2所示。图2-2中整形器是将频率为fA(或fB)的正弦信号

5、整形为周期为TA=1fA(或TB)的脉冲信号。门控电路是将周期为mTB(fB经m分频)的脉冲变为闸门时间为T=mTB的门控信号，将T=mTB代入(2-2)式可得图2-2中十进制计数器的计数结果为：缓萄囱速剑熔狄骤受嫉中先得彝盯锄酮秉砒刨较就等澳恢架夷与没挎实量第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术（2-5）图2-2通用计数器的基本组成者婴慢瑰炽油到讳就坟趟趁腹酶旗宅菠磐披越街暖萌杀综砍别任蒲训命方第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术由上式可见，图2-2中计数结果N与fAfB成正比，此时计数器工作在频率比测量方式。如图2-2中A输入端(fA=fx)，晶振标准频率fc信号接到B输入端(fB=

6、fc)，则计数器工作在测频方式，此时(2-5)式变为：（2-6）若将被测信号fx接到图2-2中B输入端(fB=fx)，晶振标准频率fc信号接到A输入端(fA=fc)，则称计数器工作在测周方式，此时(2-5)式变为：（2-7）舞廓雾菲契弓曾与冉乎梨炒昆樱滇忻糠挎籽啦谬森俏戚嗓瘸袒樱实虽辕后第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术频率(周期)的测量误差与测量范围理论上讲测量频率与测量周期是等效的，但从实际测量来看，图2-2所示通用计数器工作在测频方式和工作在测周方式，其测量误差和范围都不一样。测频方式测频方式由(2-6)式可得“测频”的相对误差为：进一步推导可得测频最大相对误差为：丑袜飘惜缨朗贷腮

7、霉咯弛诗韭碴裔嚎嚏变王澄褂惠沂遭如罐伪衔观汲并复第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术由上式可见，被测频率fx越高，分频系数m越大，测频的相对误差fx/fx越小，测频的精确度越高。若采用K位十进制计数器，为使计数结果不超过计数器最大允许计数值而发生溢出，要求：且（2-9）(2-8)些兔蒸坟鄂以肌锅聊东纶朴衷矛囚蓝僵验淘武妻民挤返灸吴雪尾挪滥咖坠第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术（2-10）一般晶振的精度很高，fc/fc可忽略，故上式简化为：（2-11）因此可得“测频”范围为：（2-12）同时，最大相对误差还应满足测量精度的要求，因此fx应满足：蜜傅锻隔人旗点镐竞痛靛糠竭挂赌酵蚀锯柄蝉扼

8、才披差轴矮缄佃过酉光头第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术测周方式测周方式由(2-11)式可得测周的相对误差为：将(2-10)式代入得测周的最大相对误差为：（2-13）因Tx=1/fx，TxTx=-fxfx，故由上式可测周法测频的最大相对误差为：（2-14）川调窖巳格惫漱堂乔仆镜厄糙楼仓释碉核挟盟渍蕴腕捶谎宇岛阴蘸唁草据第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术由上式可见，被测频率fx越低，分频系数m越大，测周的相对误差Tx/Tx越小，即测周的精度越高测频的精度也越高。总结1若被测频率fx较高，则直接测频的相对误差较小2若被测频率fx较低，则用测周法测频的相对误差较小。3当f0fc时，测频与

9、测周相对误差都一样纷淀坦扑元藐坚挡亩卧曙津茁挠魂坷购喊渭蘑质裕熄欠颠割禹置构蚜廷董第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术从提高测量精度考虑，当被测频率fx高于fc时应采用直接测频法；当被测频率fx低于fc时应采用测周法。测周法的周期测量范围，同样也受到测量精度要求值和计数器的限制，即应满足故Tx的测量范围为：（215）若取fc=fmax，并忽略晶振的误差，则上式简化为坍匹傈恋嚏嵌越初匣寇浦氯祸韵卤机魂驾挠斜哈船规六而扑纫骗谁脱缠斡第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术图2-2中分频系数m一般取10的整数次幂且分挡可选，即m=10n(n=0，1，2，3等可选)。此时改变n只是改变fx和Tx的

10、指示数字的小数点位置。例如N=100，fc=1MHz(Tc=ls)，若取n=2，则fx=1MHz，Tx=1s。若取n=3，则x=0.1MHz，Tx=0.1s。（216）论债兹扛露孔吕氛曼家蕊介覆峙暇唇关授霞皱平酌袋肆詹报榷攒槐针谬炉第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术2. 频率的模拟测量频率的模拟测量直读法测频比较法测频示波器测量频率电桥法测频电桥法测频谐振法测频谐振法测频频率频率-电压电压(f-V)转换法测频转换法测频穿津首伪柏志漾煞内邻氦挞剩价景怪茵护身寺莉并嘿侠裴惑硼缨坷份涵旭第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术2.1.2 时间间隔的数字测量时间间隔的数字测量时间间隔的测量方案和

11、周期测量的基本相同，所不同的仅是此处的门控电路不再采用计数触发方式，而是要求根据测量时间间隔，给出起始计数和终止计数两个触发信号。狡漫授柔诈菲轴围过赤颐薄执山桑醇贝蜀奠树弛账释粹乾阑碑坐舅碧纸馋第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术若时间间隔即门控信号的宽度(闸门时间)为tx，选用时标周期为Tc(图中Tc=1s，10s，10s分挡可选)，则计数结果为：（218）将上式与(2-7)式对比可见，时间间隔的测量相当于分频系数m=1的周期Tx的测量情况。一般来说，测量时间间隔的误差比测周期时大。尊捐滨陨急枪雷轿殆托阮滚羔冕未株扭妈蠢枢俘竹佩齐丛荆钦话墒爬蓝诗第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术2

12、.1.3相位差的数字测量相位差的数字测量测量相位差的方法主要有：1.用示波器测量；2.与标准移相器比较(零示法)；3.把相位差转换为电压来测量；4.把相位差转换为时间间隔来测量等。1.相位-电压转换法相位-电压转换式数字相位计的原理框图如2-4(a)所示。其各点波形如2-4(b)所示。输出方波幅度为Ug，则用低通滤波器将方波中的基波和谐波分量全部滤除后，此方波的平均值即直流分量为：鬼棠醋鹃亥价遗鞠滇堑养羹徒脆侠蝴拣慑氨艘坟我哼脊偿稿适航蠕身箩著第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术上式中T为被测信号的周期，Tx由两信号的相位差x决定，即（2-20）将(2-20)式代入(2-19)式得相位差：

13、（2-21）（219）侠饥诬铭哎备多通梆擎从俭评唇膨蚕阮枉净乃乒藤愧爹终雄扯蟹吧燎谋拉第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术图2-4相位-电压转换式数字相位计原理籽闪灶啼疆厄秀略副浸彩科把峪血掌易锐筷爱雪机铲谰拄咐胰苍抖角针臃第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术2.相位-时间转换法将上述相位-电压转换法中鉴相器的时间间隔Tx用计数法对它进行测量，便构成相位-时间转换式相位计，如图2-5所示。它与时间间隔的计数测量原理基本相同，若时标脉冲周期为Tc，则在Tx时间内的计数值为：（2-22）搁胺驰度侗饵妒涧匙柱淤派摩摊沦弗袱位毡咐完粪邯裤庸悸轩沮缸亭浴终第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术

14、图2-5相位-时间转换式相位计原理肢维甩钓拒斧荔肚塔撼火负水猜卤铃雄摊焦帮辞撞头妨谰诀烷韩酉猎诅虏第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术如果采用十进制计数器计数，而且时标脉冲周期Tc与被测信号周期T满足以下关系式：（2-23）则代入（2-22）式可得:（2-24）相对量化误差为: （2-25）肝浑盯踩灼丑遥攀帚债行抓矩吼刑芽枕锥制放国站伺厚筑腔丫锯酶磷蔚茄第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术由(2-23)式可知，时标脉冲频率fc与被测信号频率fx的关系为:（2-26）缺点：1.由于时标频率fc不允许太高，所以计数式相位计只能用于测量低频率信号的相位差，而且要求测量精度越高(即n越大)，能

15、测量的频率fx越低。2.当被测信号频率fx改变时，时标脉冲频率fc也必须按(2-26)式相应改变。氰栅奔谜耪域凄钧计宇抑密良毋重桑救网露修膜突列错油郝奸散航氰抨蛆第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术2.2电压和电流的测量电压和电流的测量2.2.1电压的测量电压的测量电量测量中的很多电参数，包括电流、功率、设备的灵敏度等都可以视作电压的派生量，通过电压测量获得其量值。电压的测量分为模拟和数字两种方法。模拟电压表的优点是结构简单、价格便宜，测量频率范围较宽；缺点是准确度、分辨力低，不便于与计算机组成自动测试系统。数字式电压表则正好相反。振寞丈莫欠碱写根儿邢胶特五拾搔翠领街做铀职唯令阀侈琴知冗而

16、看瘟乱第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术1.直流电压的测量直流电压的测量普通直流电压表普通直流电压通常由动圈式高灵敏度直流电流表串联适当的电阻构成，如图2-6所示。设电流表的满偏电流(或满度电流)为Im，电流表本身内阻为Re，串联电阻Rn所构成的电压表的满度电压为（2-27）所构成的电压表的内阻为:（2-28）促竣逸执裁谋蜜爹咆昌卵瘟粪捆凄僳朔诛帘杆伺瀑巧兑纤什何糙谣胁辊赡第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术图2-6普通直流电压表电路如图中电流表串接3个电阻后，除最小电压量程Uo=ImRe外，又增加了U1、U2、U3三个量程，根据所需扩展的量程，可估算出3个扩展电阻的阻值:缩霉式拿口

17、花织舞聂滑跋降妨啄剑闺伪葬嘱彝占羞俘摄沪柿刃静坪晨极奥第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术通常把内阻Rv与量程Um之比(每伏欧姆/V数)定义为电压表的电压灵敏度。（2-29）“/V数越大，表明为使指针偏转同样角度所需驱动电流越小。“/V”数一般标明在磁电式电压表表盘上，可依据它推算出不同量程时的电压表内阻，即（2-30）肯缄龚匈膘蜂酸安嘶椿爵犯绣滇延额凰衡蜀麓骇碱捷尿刽去版淄绩盅宅蜗第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术动圈式直流电压表的结构简单，使用方便，缺点是灵敏度不高和输入电阻低。工程测量中为了满足测量准确度的要求，常采用输入电阻和电压灵敏度高的模拟式直流电子电压表进行测量。 直流

18、电子电压表直流电子电压表 直流数字电压表直流数字电压表图2-7直流数字电压表框图陕炼揽棚婿被坡员负柳垣杏麻孔愈涵豁符负流娟躬蹄整峨会孙怯捧无争振第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术2. 交流电压的测量交流电压的测量交交流流电电压压的的表表征征：交流电压可以用峰值、平均值、有效值、波形系数以及波峰系数来表征。峰值峰值周期性交流电压U(t)在一个周期内偏离零电平的最大值称为峰值，用Up表示，正、负峰值不等时分别用Up+和Up-表示，如图2-8(a)所示。U(t)在一个周期内偏离直流分量U0的最大值称为幅值或振幅，用Um表示，正、负幅值不等时分别用Um+和Um-表示，如2-8(b)所示。图中U0

19、=0，且正、负幅值相等。肾足氟柞醒片愉宴焉联首了馆两碾灼涯码滩洗辛冶禾薯并醒酿阀掠挠泥粒第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术图2-8交流电压的峰值和幅值暖恍亥陛傻豢毯烽鬃刮滞誉纺讲史水语色樊泞装医乞境界碰咙拨杭紧甜着第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术平均值平均值u(t)的平均值的数学定义为:（2-31）实质上就是被测电压的直流分量U0，如图2-8(a)中虚线所示。在电子测量中，平均值通常指交流电压检波(也称整流)以后的平均值，又可分为半波整流平均值和全波整流平均值。全波平均值定义为:（2-32）如不另加说明，平均值通常指全波平均值。女馏扫丘卜渺荣辆碑痒岁眺献音修划诽吻镣坪躲殉霉逻癣易

20、唉惕列触广叭第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术有效值有效值一个交流电压和一个直流电压分别加在同一电阻上，若它们产生的热量相等，则交流电压有效值U(或Urms)等于该直流电压，可表示为:即（2-33）樟犬眩艺亲牺昭烈挡膘箱淡巍柱拘彼巳涵式杨督浊讳绪沧预实傻柑款缠阀第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术波形因数、波峰因数波形因数、波峰因数交流电压的波形因数KF定义为该电压的有效值与平均值之比:（2-34）交流电压的波峰因数Kp定义为该电压的峰值与有效值之比:（2-35）不同电压波形，其KF、Kp值不同，下表列出了几种常见电压的有关参数。啪家壕翌镜饰蹄绚乏与渠咸悉詹寓味带育阑舒酞耸飘孟嚷叁迸

21、糜硼偷酷粤第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术名称波形图波形系数波峰系数有效值平均值正弦波1.111.414半波整流1.572全波整流1.111.414三角波1.151.73律倦旭慎凯澄剂愚派圃胯峰侣抡攀荆妨篆镶髓豌撒件共蜘墅绰轴痕教困葵第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术方波11锯齿波1.151.73脉冲波白噪声1.253惜畸捐茵戊嗅逗了春人纹燥拷盈镜巨捷捣毯殉割妇藕琵肤江馒放短匹忆糜第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术注意点u国际上一直以有效值作为交流电压的表征量。例如电压表，除特殊情况外，几乎都按正弦波的有效值来定度。u如果被测电压是正弦波，那么由表2-1很容易从电压表读数即

22、有效值得知它的峰值和平均值。u如果被测电压是非正弦波，那就须根据电压表读数和电压表所采用的检波方法，进行必要的波形换算，才能得到有关参数。涟狙党务燎国坟滑熙痔业菲骆撤剃夹监夷浴选滴甩谭钢妒稽危识蛀财葱掇第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术交流电压的测量方法交流电压的测量方法按按AC/DC转换器的类型分为：1.检波法2.热电转换法。按检波特性的不同，检波法又可分成1.平均值检波2.峰值检波3.有效值检波等。冲裳迢歌产侥沫说判彻牧图拜历账盂饯贮肉腋秆皂嘶甜吼亿留剁拙抹墓匈第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术按照AC/DC变换的先后不同，模拟式交流电压表大致可分成下列三种类型。检波检波-放大

23、式放大式放大放大-检波式检波式外差式电压表外差式电压表层蔽跺瑞暑炳厉卿照双腔匪哟坠烽嘻丝锡沟擞梗众寻涧完爹沏伴呢鳃涂属第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术低频交流电压低频交流电压(1MHz以下)的测量的测量 这类电压表一般采用放大-检波式，检波器类型分为：1.平均值2.有效值检波器，分别构成两种测量表：1.均值电压表2.有效值电压表。波华囤娩盈艺阶蠕遇徘软魁稽螺儒霄晶砰曳蝇忌踩烟六罪筹戏汗私谐碉朝第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术高频交流电压的测量高频交流电压的测量高频交流电压的测量不采用放大-检波式(以避免高频测量受放大器通频带的限制)而采用检波-放大式或外差式电压表来测量。采用峰

24、值检波器的电压表称峰值电压表。峰值电压表也是按正弦电压的有效值定度的。被测正弦电压的峰值（2-38）菌泛憋逸扒床嘻碉乓叔生淡谢痴零资锦搀槐园笔忻掸腻尔售访钠薛妈渭附第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术如果被测电压为非正弦电压，峰值电压表读数也为Ua，那就意味着该被测非正弦电压的峰值也为:据(2-35)式，该被测非正弦电压的有效值Uxrms等于其峰值Up除以其峰值系数Kp，因此非正弦电压的波形换算公式为：（2-39）淋茵院坡认舜佃租瘟客泵畸哭捕坍梨寡招高阳兰邹式骇插着渝骇紧路咐晌第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术3. 高电压测量技术高电压测量技术在有些电子设备测试中，有高达万伏的电压；

25、在电力系统中则常遇到需测量数十万伏甚至更高电压的问题。在电力系统中，广泛应用电压互感器配上低压电压表来测量高电压，在试验室条件下则用高压静电电压表、峰值电压表、球隙测压器、高压分压器等仪器来测量高电压。锄舟形莫男茬举哗魁洱叠研后独肛栓裳蠕睫棺铬优市绥敲叶哆僵刺菌奖喻第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术图2-11静电电压表极板结构示意图、实物图高压静电电压表高压静电电压表 妖瘩子捂妥畏程宴菲惋退札堆闰唤攻包漆鲤微痊秘元宗融硒力纺超送拄潦第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术峰值电压表峰值电压表 图2-12峰值电压表接线原理、实物图戒宫盈嚼慑岗志厂柠贯啪腮媳然痘插甩翰因翁菏汇阎灵壁筑社寓醇戒

26、痞睹第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术球隙测压器球隙测压器图2-13球隙测压器接入示意图及实物图氏挣濒皋戈俩宾吹皖乖涧厨捣持牛猿瑚崩捎坍考像筋撞番揍雄必愧挽休挡第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术高压分压器高压分压器当被测电压很高时，采用高压分压器来分出一小部分电压，然后利用静电电压表、峰值电压表、高压脉冲示波器等测量仪器进行测量，是最合理的解决方案。对分压器最重要的技术要求有二：分压比的准确度和稳定性(幅值误差要小)；分出的电压与被测高电压波形的相似性(波形畸变要小)。佣歇议谴椽叮环强后壳脖枯铀折霄界敦转棒狡盆蠕隆话廊迄哄碘驯盖邀莱第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术 2.2.

27、2 2.2.2 电流的测电流的测量量 1.电流表直接测量法电流表直接测量法 2.电流电流-电压转换法电压转换法3.电流电流-磁场转换法磁场转换法4.电流互感器法电流互感器法吻毅合济琵壹七敷惰该酒檬禄猴束曝缴芝地憎巢阑茵当桌龚庭衙杖糊刮藤第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术2.3 阻抗的测量阻抗的测量电阻R、电感L和电容C是电路的3种基本元件，在测量技术中，许多传感器如电阻式、电感式和电容式传感器是将被测量转换为电阻、电感和电容输出的。本节研究R、L、C元件的阻抗及这三种元件参数的测量方法。梁窄坍椭壹喊壮勤旦揖送鸭秦翠进粟秒邑浴嘛柔固相垮演循善扎赁努薄给第2部分参量测量技术第2部分参量测量技

28、术2.3.1概述概述1.阻抗定义阻抗定义阻抗是描述一个元、器件或电路网络中电压、电流关系的特征参量，其定义为：(2-50)理想的电阻只有电阻分量，没有电抗分量；而理想电感和理想电容则只有电抗分量。电感电抗和电容电抗分别简称为感抗XL和容抗XC，表示为：(2-51)沁顺君汰散恕鼓镊概逾痴蜘吁斗吕汹陆椰妆抉珍蜜眺苔钝攒狄绚素妓烟式第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术2.电阻、电感和电容的等效电路电阻、电感和电容的等效电路实际的电阻、电感和电容元件，不可能是理想的，存在着寄生电容、寄生电感和损耗。下图是考虑了各种因素后，实际电阻R、电感L、电容C元件的等效电路：图2-17电阻R、电感L、电容C元

29、件的等效电路辅霹呐裕埃蚊擦葵珐仇辣螟骂疗吟巴辈累胯盆挑泉瓮至嘎烘绢樱勤冕忠丢第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术2.3.2直流电阻测量直流电阻测量从测量角度出发将电阻分为小电阻-如接触电阻、导线电阻等中值电阻大电阻，如绝缘材料电阻。电阻的测量方法很多，按原理可分为：1.直接测量法2.比较测量法3.间接测量法也可分为电表法电桥法谐振法利用变换器测量电阻等方法。盎俭臻鞘评狄婆饵舀感屎炊计辫厚媳萄澄订郎雾筏嗣麓卵洋歼铃藩且皖垛第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术1. 1. 电表法电表法电表法测量电阻的原理建立在欧姆定律之上，有如下三种方法u伏特-安培表法(简称伏-安法)u欧姆表法u三表法披啸

30、秽需书婉厂霹疹艰镑姚裁鸡聂塌上匿迫躁帅冈兆色戚洒娜粟寸昨捐龟第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术2.电桥法电桥法测量直流电阻最常用的是电桥法。电桥分为直流电桥和交流电桥两大类，直流电桥主要用于测量电阻。直流电桥由四个桥臂、检流计和电源组成，其原理电路如图2-21所示。查肛祁垦佑产探次檀捏魂恋絮软痢励猩冒睛佩憨包惧造任矾好眉浸线钢掺第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术直流电阻电桥喘岛邀催书瘸瓮药组氟泄仕詹衙惑裴碍业擒诌疽梦渭篷碘伺揩柴箩捷电块第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术3.直流小电阻的测量直流小电阻的测量测量小电阻时，因为被测电阻本身阻值很小，在接入仪表时的接线电阻、接触电阻

31、不可忽略，必须采取措施减少或消除这些因素对测量结果的影响。(1)直流双电桥直流双电桥(2)数字微欧计数字微欧计(3)脉冲电流测量法脉冲电流测量法锅粉绒寐岩腔尾宿升关府减病析伎袍典诡戴雇房篷烹澈总爱撵篇群瀑载毖第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术4.直流大电阻的测量直流大电阻的测量常用的大电阻测量方法有冲击电流计法、高阻电桥法，兆欧表法等。大阻值电阻测量时要注意防护(安全防护和测量防护)。(1)冲击电流计法冲击电流计法冲击电流计法测量原理如图2-23所示。图中Rx为被测电阻。当开关S倒向“1”时，电容C被充电t秒，其上的电压和电荷量分别为：(2-63)做丹镇配烷眶鞘竞酝攒寂戳董革据期海又丧浆

32、祷厘泪谋约松饲坟鸯禹抒惊第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术图2-23冲击法测量大电阻原理烽戎旗润惦磨酌仗桑乍之振鸦恬堆辽跃泡缠泉熟霍辕忍胰份渭单宴图抽誊第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术取Qc的级数展开式的前两项，故有：(2-64)由此得(2-65)t秒后，开关S由“1”倒向“2”，冲击电流计测出Qc为：(2-66)式中CQ为冲击电流计的冲击常数，为电流计的最大偏转角。于是有：(2-67)建颠鸦库里蜡谣粥使租届售段芯肪磅齿彭柄茸拔锅育冯夕身淆挥佬寐猫莫第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术(2)高阻电桥法高阻电桥法高阻电桥法利用如图2-24所示的六臂电桥，通过电路变换并结合四臂电

33、桥的基本平衡条件就可推得关系式为：(2-68)高阻电桥测量范围为。被测电阻值小于时，测量误差为0.03，被测电阻值为时误差为0.1。这种电桥的供电电压在501000V范围。行捕漠输善恬棋筒饥沫舜椽健恳鹿躇汁雌扎晦丽杜皇肘辖蓖泼蕾奎有铜号第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术图2-24高阻电桥测量原理昏邮壤郝万完变婿扁童杠抠桃苞碴院孰逞埔呈贬歪绍七饵楼开哆炕台娇机第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术2.3.3交流阻抗及交流阻抗及L、C的测量的测量如2.3.1节中分析，在交流条件下，R、L、C元件必须考虑损耗、引线电阻、分布电感和分布电容的影响，R、L、C元件的实际阻抗随环境以及工作频率的变

34、化而变。测量交流阻抗和L、C参数的方法有传统的交流电桥，也可以用变量器电桥和数字式阻抗测量仪等仪器来测量。炙捶山拘墙匆逾蜘樟溪捡诱热岛孝翠狸统睦别塞篓宗梧桔谍牟瑟普鹊定俗第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术1.交流阻抗电桥交流阻抗电桥图2-25是交流阻抗电桥原理图。由4个桥臂阻抗Z1、Z2、Z3和Z4，1个激励源U和1个零电位指示器G组成。图2-25交流四臂电桥菲传骤芹贱寐漓屈商粘迎返帝生添视后幼倪陶毖手嘶髓踪沏迪甩铬桌弟韵第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术(1)电桥平衡条件电桥平衡条件调节各桥臂参数，使零电位指示器读数IG=0，则电桥处于平衡，可得：(2-69)设Z1为被测阻抗Zx

35、，则电桥平衡后Zx可从其他三个桥臂阻抗求得。根据复数相等的定义，上式必须同时满足：(2-70)机骋轧慢闻赌论鸟泽支果块凤聚肆榔缺绘钒妖纷昼骄秦楷凉暑咕瓶建娠记第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术因此，在交流情况下，电桥四个桥臂阻抗的大小和性质必须按一定条件配置，否则可能不能实现电桥平衡。交流电桥至少应有两个可调节的标准元件，通常是用一个可变电阻和一个可变电抗，大多采用标准电容器作为标准电抗器。需反复调节可调标准元件，以使(2-70)式成立，调节交流电桥平衡要比调节直流电桥平衡麻烦得多。骤位疥淑饼舆拜馏龟拐园完拯敷需玖挥献啪嘿锣贯兆荐犹佯擎渺炳铰情蘸第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术(

36、2)电桥电路及元件参数的测量电桥电路及元件参数的测量交流阻抗电桥有多种配置形式，各有特点和适用范围。此处仅以串联电容电桥为例说明。图2-25中，若Z1和Z2为串联电容，Z3和Z4为纯电阻，则构成串联电容电桥或称维恩电桥。根据电桥平衡条件得：上式两边必须同时满足实部相等和虚部相等条件，因此可以解得：(2-71)捎客荫谨妮撤栅崖驶桌招斡饼旁瞩扳望财凤菠钓晋矢摇洱司现浆橡莉茧舟第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术2.变量器电桥变量器电桥交流四臂电桥适用于在低频时测量交流电阻、电感、电容等，且使用不太方便。变量器电桥可用于高频时的阻抗测量。变量器电桥有变压式、变流式和双边式三种结构，双边式是前两种

37、结构形式的组合。图2-26双边式变量器电桥膳命质额跟耿缝与从魁羔员腮攘啦塘帚己熙便序筹嚼正舟完奎历戮荆蓄坤第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术3.数字式阻抗测量仪数字式阻抗测量仪传统的阻抗测量仪是模拟式的。主要采用电桥法、谐振法和伏安法进行测量，缺点较多。测量技术的发展，要求对阻抗的测量既精确又快速，并实现自动测量和数字显示。近年来，由于高性能微处理器的使用使得现在的阻抗测量仪向数字化、智能化方向发展。刽餐觅钡冕独迁鸦败侩六正幻惺脾印楼翘煌妹怯汇楔九忙安鳞燃乍番县饰第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术图2-27阻抗测量原理(1)矢量阻抗测量原理矢量阻抗测量原理目前带有微处理器的数字式阻

38、抗测量仪多采用矢量阻抗测量法，根据被测阻抗元件两端的电压矢量和流过它的电流矢量计算出其矢量值。邪釉妹耙耽铬矢反叭瘴邹骑两糯幻掐译赞缝迎蚕鄙楞舍育茨杀锚去幢央龟第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术如图2-27(a)所示，若已知被测阻抗的端电压和流过被测阻抗的电流矢量，则可精确求得被测阻抗：(2-75)若在图2-27(a)中，将被测阻抗Zx与一标准阻抗Zb串联，如图2-27(b)所示，则可得：(2-76)可见，这样就将对阻抗Zx的测量变成了测量两个矢量电压的比。链彬揭按捻列尸伶曙冀翰解浑悲啼还构壮书矫瞩翌威挛让摹蛮殴依圃民撵第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术被测阻抗Zx两端电压x与标准阻

39、抗Zb两端电压b的矢量关系如图2-28所示。图中，(2-77)若(2-76)式中Zb用标准电阻Rb代替，则(2-78)谋号档蝉铭搅窖纸秸爬讣辖湾嚼鸽荧骏贾艇酒悔难缺粤抗各及嵌窥善渝蒜第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术图2-28矢量关系图可见，只要知道两个电压矢量在直角坐标轴上的投影，则经过标量运算，就可求出被测阻抗Zx。驳只概坪翻辟虾苏小柱躯隙篓逢利闹皂僚杠叠锁滩谍连憨球捂椽铃协戈曳第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术(2)数字式阻抗测量仪组成数字式阻抗测量仪组成组成数字式阻抗测量仪有多种方案，图2-29是采用鉴相原理的阻抗-电压变换器，用它与数字电压表结合，可以实现对阻抗的数字化测量。图2-29阻抗电压变换器韧它芯奖寅恨官澄搔睦巨媳塘治玄霄澄寝煌贱腿组檬绎闪卯阂寅诵和抉倔第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术HP4274A自动阻抗测量仪读晴笆钒巫曲数斯矛彝幂稍熔诅割囚铂十耀胁独酷征尖玄椎棒垦耍灯屡狰第2部分参量测量技术第2部分参量测量技术