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1、交流电桥交流电桥与与声速测量声速测量交流电桥交流电桥实验原理实验原理交流电桥的平衡条件交流电桥的平衡条件相对桥臂上阻抗幅模的乘积相等；相对桥臂上阻抗幅模的乘积相等；相对桥臂上阻抗幅角之和相等。相对桥臂上阻抗幅角之和相等。串联电容电桥串联电容电桥(测量损耗小的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：电桥平衡时，根据平衡条件可得：整理后得：整理后得：损耗因数损耗因数参考值参考值海氏电桥海氏电桥 (测量测量高高Q值电感的电感电桥值电感的电感电桥)电桥平衡时，根据平衡条件可得：电桥平衡时，根据平衡条件可得：整理后得整理后得:海氏电桥的平衡条件与频率有关海氏电桥的平衡条件与频率有关,
2、电源波形必须是正弦波电源波形必须是正弦波参考值参考值实验过程注意事项：实验过程注意事项：频率选择频率选择1000Hz调节前先将调节前先将灵敏度旋纽逆时针转到最小灵敏度旋纽逆时针转到最小Rn或或Rb调到最大或调到最大或0，即使电流表示数最小，也，即使电流表示数最小，也不一定表示已经调好了不一定表示已经调好了若调节若调节Rn或或Rb无法使电桥达到平衡，应考虑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，是否存在接触不档位是否正确，检查电路连线，是否存在接触不良等原因良等原因实验报告中存在的问题实验报告中存在的问题1、1000Hz2、不会换算单位：、不会换算单位：1F=1106F若
3、若Cn=0.01F：用用0.01代入，应代入，应0.011063、未算不确定度、未算不确定度( (Cx要求算不确定度）要求算不确定度）串联电容电桥串联电容电桥结果表示：结果表示：一位有效数字一位有效数字(后面一律进位后面一律进位)思考题思考题1、在交流电桥实验中，为什么交流电桥中的、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？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。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、
4、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？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；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：桥臂配置要满足两个必要条件：一一是相对桥臂上阻抗幅模的乘积相等；是相对桥臂上阻抗幅模的乘积相等；二二是相对桥臂上阻抗幅角之和相等；是相对桥臂上阻抗幅角之和相等；具体的说：具体的说：对臂比电桥而言，相对桥臂接入纯电阻对臂比电桥而言，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；验中的电容电桥；对臂乘电桥
5、而言，相邻桥臂接入纯电阻后，另外对臂乘电桥而言，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。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：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、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？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；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其余电桥与频率无关，电源为任何频率或非正弦的情
6、况，电桥都能平衡的情况，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。响，交流电桥的测量频率对测量精度仍有一定的影响。声速测量声速测量实实验验原原理理声波频率声波频率f就是换能器的谐振频率，就是换能器的谐振频率，测声波波长有两种方法：测声波波长有两种方法：共振干涉法共振干涉法和和位相比较法位相比较法数据处理数据处理123一位有效数字一位有效数字测量结果的末位与不确定度的末位对齐测量结果的末位与不确定度的末位对齐45百分误差百分误差相相对不确定度一律取两位有效数字比如：不确定度一律取两位有效数字比
7、如：6.0示波器图形不稳定示波器图形不稳定(图形左右移动、滚动、模糊图形左右移动、滚动、模糊)，应调节，应调节电平电平(level)旋钮使之稳定。旋钮使之稳定。思考题思考题1、怎样调整谐振频率，使换能器系统处于谐振状态？、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现的亮线长度最大(或者正弦波振幅最大或者正弦波振幅最大).2、使用、使用“驻波共振法驻波共振法”测声速时，示波器上观察到测声速时，示波器上观察到的正弦波振幅为什么随的正弦波振幅为什么随S1，S2间距增大而越来越小？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，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。波强逐渐减弱，振幅逐渐减少。
