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感應(yīng)耦合比例臂電橋

時(shí)間 : 2022年8月12日分類 :工程百科

[拼音]：ganying ouhe bilibi dianqiao

[外文]：bridge with inductively-coupled ratio arms

用感應(yīng)分壓器或電流比較儀作為比例臂的交流電橋。采用前者稱做變壓器電橋（圖1），采用后者稱做電流比較儀式電橋(圖2)。

感應(yīng)耦合比例臂電橋線路于1928年由A.D.布盧姆萊因提出。因當(dāng)時(shí)有關(guān)感應(yīng)耦合比例臂電橋的理論和技術(shù)還不成熟，而在經(jīng)典交流電橋中，用電阻、電容、電感標(biāo)準(zhǔn)元件可組成任意的復(fù)數(shù)比值，使用靈活，其準(zhǔn)確度與測量范圍已能滿足當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)對測量的要求。所以，感應(yīng)耦合比例臂電橋沒有得到應(yīng)用和發(fā)展。20世紀(jì)50年代中期，由于計(jì)算電容器的出現(xiàn)，要求提供能以很高準(zhǔn)確度比較皮法數(shù)量級的電容器，感應(yīng)耦合比例臂的固有特點(diǎn)（如高準(zhǔn)確度的電壓比值和電流比值，高輸入、低輸出阻抗等）提供了這種可能性，從而使這種電橋的理論和實(shí)踐得到飛躍地發(fā)展，到80年代中期日趨成熟。

原理

最早出現(xiàn)的感應(yīng)耦合比例臂電橋是采用單鐵心、兩繞組的變壓器（即單盤感應(yīng)分壓器）電橋（圖1a），多用于比較中、低阻抗。其工作原理是：檢測儀表指零時(shí)，被測阻抗Z_X與標(biāo)準(zhǔn)阻抗Z_s的阻抗比等于二者的電壓降之比，而電壓降之比又等于匝數(shù)比W_X／W_c。圖1b是三繞組式變壓器電橋，多用于比較高阻抗。圖2是電流比較儀式電橋，它實(shí)際是將圖1b中的電源和檢測儀表的位置相互調(diào)換而成，是變壓器電橋的共軛電路。采用感應(yīng)耦合臂雙直角電橋（圖3），

可比較異類阻抗，如比較電容與電阻。圖中由C_q和C_q組成的90°移相電路提供相互垂直的兩個(gè)直角電壓，當(dāng)兩個(gè)直角橋同時(shí)平衡時(shí)，可消去由于相互垂直的兩個(gè)直角電壓非理想所引起的誤差。

特點(diǎn)和應(yīng)用

感應(yīng)耦合比例臂電橋具有比例準(zhǔn)確度高（可高于經(jīng)典交流電橋幾個(gè)數(shù)量級）、穩(wěn)定度好、受寄生泄漏和環(huán)境的影響小、線路靈敏度高、測量范圍寬、調(diào)節(jié)簡便等特點(diǎn)。多鐵心的多級感應(yīng)耦合比例臂電橋，其比例值可高達(dá)10⁶∶1，誤差低于10^-8，對電容的量限可自皮法至法，使用頻率進(jìn)入聲頻范圍（電橋的使用頻率影響電橋結(jié)構(gòu)和對鐵心材料的選用）。但因感應(yīng)耦合比例臂電橋只能提供實(shí)數(shù)比例，所以，在一般情況下僅用于比較同性質(zhì)的電參數(shù)，如電容與電容、電感與電感等。當(dāng)用于比較電容與電感時(shí)，需引入頻率因子；用于比較電阻與電容時(shí)，要采用雙直角橋路。

80年代中期，高準(zhǔn)確度(誤差小于0.01％)的交流測量儀器多已采用感應(yīng)耦合比例臂電橋，主要用于精密測量交流電路元件的電參數(shù)及其變化量。隨著電子技術(shù)的發(fā)展和微計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用，感應(yīng)耦合比例臂電橋的性能進(jìn)一步提高。但感應(yīng)耦合比例臂電橋的某些功能，也被在新技術(shù)上發(fā)展起來的新型電橋如有源電橋、數(shù)字電橋等所取代。

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