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電橋的準(zhǔn)動(dòng)度、誤差和防護(hù)問(wèn)題

當(dāng)指零儀共有足夠靈敏度時(shí)，電橋的準(zhǔn)確度主要取決于橋臂元件的基本誤差(即標(biāo)準(zhǔn)量具的基本誤差)。這些誤差與設(shè)計(jì)的元件結(jié)溝和制造工藝等有關(guān)。由于存在著各種干擾因素，電橋的實(shí)際準(zhǔn)確度往往低于各元件組合后應(yīng)有的準(zhǔn)確度。例如，雜散電場(chǎng)、磁場(chǎng)和寄生的容性及阻性漏電流等。采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施后仍然可能存在少量干擾因素，因而使得電橋準(zhǔn)確度低于元件組合后應(yīng)有的準(zhǔn)確度。在額定工作的條件下(一定的量限范圍內(nèi)，電源電壓數(shù)值和穩(wěn)定度、頻率、波形以及周?chē)h(huán)境溫度等符合額定工作條件的要求)，電橋的準(zhǔn)確度是確定的。
    電橋的準(zhǔn)確度表示法，目前尚未*統(tǒng)一。直流電橋山于使用單一性質(zhì)的電阻元件，準(zhǔn)確度表示較為簡(jiǎn)單，通常采用準(zhǔn)確度來(lái)表示.它表示某一量限范圍內(nèi)測(cè)量潔果的誤差限。交流電橋一般可按備檔從限值的百分率再附加一位尾數(shù)來(lái)表示。例如，某種電橋測(cè)電容值，在40—2 x 10pF范圍內(nèi)其基本誤差為土(0.5%十5 PF)。每一檔雖限的準(zhǔn)確度不一定相同，因此，測(cè)量時(shí)應(yīng)根據(jù)被測(cè)量的數(shù)值范圍選擇適當(dāng)?shù)谋堵屎土肯奘箿y(cè)量誤差盡可能小些。
    目前交流電橋的技術(shù)說(shuō)明書(shū)中，有的用基本誤差表示準(zhǔn)確度，也有用準(zhǔn)確度或度等來(lái)表示側(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度，其含義基本本相近.
    下面介紹交流電橋的防護(hù)間題，這對(duì)于設(shè)計(jì)、制造和使用者都是一個(gè)重要的問(wèn)題。防護(hù)方法和措施將涉及列交流電價(jià)的線(xiàn)路設(shè)計(jì)、工藝結(jié)構(gòu)布置以及實(shí)際使用的注意事項(xiàng)。因此必須從原理和方法上加以理解和掌握。下面分幾個(gè)方面分別加以說(shuō)明。
    (1)交流電橋的干擾特點(diǎn)和各種干擾因素
    在經(jīng)典電橋中，交流電橋與直流電橋在結(jié)構(gòu)上主要區(qū)別，是在一般情況下組成橋臂的元件性質(zhì)不同。直流電橋的橋臂元件是電限，而交流電橋的橋臂除電阻外，還有電感、電容等元件。另一個(gè)重要的區(qū)別是受干擾的特點(diǎn)不同。由于結(jié)構(gòu)和工作原理的差異，兩種電橋受干擾具有如下的特點(diǎn):1)干擾的數(shù)量級(jí)不同—直流電橋的各部件泄漏電流(或稱(chēng)寄生漏電流)主要是電阻性的傳導(dǎo)電流(途徑是絕緣支架)，由于一般工作電壓較低而由絕緣不良所引起的阻性傳導(dǎo)電流數(shù)量級(jí)小。其它由于接觸和溫差
電勢(shì)以及外界內(nèi)部各種恒定電磁場(chǎng)對(duì)電橋也影響較小。而交流電橋的泄漏電流除來(lái)自阻性傳導(dǎo)電流外，尚有來(lái)自?xún)?nèi)部或外界空間交變電場(chǎng)所引起的容性泄漏電流和交變磁場(chǎng)所引起的感應(yīng)耦合電勢(shì)或電流。對(duì)于容性泄漏和感性耦合的干擾，其數(shù)量級(jí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于阻性泄漏干擾。例如，當(dāng)頻率在1kHz時(shí)通常的容性泄漏比阻性泄漏能大三到四個(gè)數(shù)量級(jí)，2)千擾的方式不同—直流電橋所受的干擾主要是定向的和靜止的，而交流電橋所受的干擾則是非定向的和變化的，且多半來(lái)自空間干擾。
    交流電橋的干擾因素很多，一般可分內(nèi)兩類(lèi):1)內(nèi)部因素—元件與元件問(wèn)的容性泄漏，元件對(duì)地的容性泄漏,，元件與元件間的互感耦合，元件和線(xiàn)路間(包括被測(cè)對(duì)象、指零儀和電源等)的容性泄漏和感性耦合。2)外部因素—元件和線(xiàn)路對(duì)周?chē)矬w(包括實(shí)驗(yàn)者的身體)的容性泄漏，這都可歸結(jié)到對(duì)地電容泄漏，外部電流回路對(duì)元件和線(xiàn)路的電感性耦合，外界其它雜散交變電場(chǎng)、磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)等。除以上各種干擾因素之外，尚有潛入電源的各種非工作信號(hào)和由非線(xiàn)性元件(如鐵心)所引起的畸變成分等，某些指零儀的放大器非線(xiàn)性會(huì)產(chǎn)生交叉調(diào)制現(xiàn)象，諸如此類(lèi)對(duì)電橋直接或間接地起著干擾用。
    各種干擾因素所帶來(lái)的后果是:1)](接改變橋臂參數(shù)，從而改變平衡條件，這樣電橋只能達(dá)混有寄生參數(shù)所引起附加誤差的表面上平衡，因此所得的讀數(shù)并非是比有的真實(shí)讀數(shù)，2)有時(shí)某些寄生參數(shù)隨周?chē)h(huán)境或操作條件的變化，偶然因素也會(huì)使寄生效應(yīng)不穩(wěn)定，因此測(cè) 結(jié)果不易穩(wěn)定，3)在寄生參數(shù)影響嚴(yán)重的情況下可能導(dǎo)致電橋無(wú)法達(dá)到平衡；4)某些高電壓工作的電橋，寄生漏電流的干擾將對(duì)儀器和操作者產(chǎn)生危險(xiǎn)。
    (2)交流電橋的寄生參數(shù)
    交流電橋的各橋臂元件、指零儀和電源等部件工作時(shí)，工作電流將在它們的周?chē)臻g或多或少地產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，元件、部件端點(diǎn)或繞組層間(對(duì)于電感等)，板間(對(duì)于電容)以及元件對(duì)地之間將具有電位差，從而在周困空間相應(yīng)地出現(xiàn)交變電場(chǎng)和泄漏電流。這些因素使得元件形成附加的電感、電容和一定數(shù)量的泄漏電限，如圖2-21所示。在大多數(shù)場(chǎng)合下，這些附加的寄生參數(shù)中，電容效應(yīng)般為明顯，尤其在頻率較高的情況下更為顯著。故我們將著重討淪寄生電容參數(shù)。
                    
    一般情況下寄生電容大小是隨導(dǎo)體間空間距離、位置而變化，而且往往是不穩(wěn)定的。因此，必須采取相應(yīng)的防護(hù)措施來(lái)消除其影響或?qū)⑺鼈兎€(wěn)定下來(lái)，以便在測(cè)量結(jié)果中扣除。以對(duì)地的寄生電容為例來(lái)討論它們的情況，圖2-22所示是用集中參致等效地表示寄生電容(虛線(xiàn)相連部分)，這樣便于定性地分析和采取防護(hù)對(duì)策。
                
    (3)交流電橋受干擾的表觀檢查法
    一般交流電橋的結(jié)構(gòu)已基本上考慮了防護(hù)措施，尤其是精密交流電橋。似使用者尚需根據(jù)使用注意事項(xiàng)做到心中有數(shù)。例如:檢查接地是否可靠，對(duì)于外接指零儀成電源應(yīng)檢查它們是否已有防干擾的措施，有時(shí)對(duì)于某些低準(zhǔn)確度的電橋，其防護(hù)措施簡(jiǎn)陋，還有自接的交流電橋，由于元件安排不當(dāng)和缺少應(yīng)有的防護(hù)措施，受干擾可能性更大。諸如此類(lèi)的問(wèn)題，在使用電橋時(shí)可以用衷觀檢查來(lái)判斷有否千擾存在，方法如下:1)先將電橋進(jìn)行初步平衡(即基本上達(dá)到平衡)，然后用手接近或離開(kāi)電橋裝
里，觀察指零儀是否有變化。如果指零儀有變化，說(shuō)明對(duì)地有不穩(wěn)定的寄生電容存在.2)改變被測(cè)對(duì)象的位置、方向或?qū)⑵溟g連接導(dǎo)線(xiàn)相互換接，再次觀察指零儀是否有變化。如有變化說(shuō)明橋路本身和外界產(chǎn)生的雜散場(chǎng)對(duì)被測(cè)支路有干擾作用.3)電橋平衡后，斷開(kāi)電橋電源，檢查指零儀是否有變化，如有變化，說(shuō)明外界雜散場(chǎng)對(duì)橋體其有干擾作用。以上各種現(xiàn)象的存在，即使電橋表面上平衡了，實(shí)際上未真正達(dá)到平衡。因此，必須設(shè)法采取防護(hù)措施加以消除。
      (4)電橋的防護(hù)原理和防護(hù)措施
    各種干擾因素必然或多或少地影響測(cè)量結(jié)果。為了消涂或減少這些影響，必須對(duì)電橋采取防護(hù)措施。防護(hù)的目的和效果是消除或減小電橋內(nèi)外各種雜散場(chǎng)的作用以及由此而引起的容性和阻性泄漏電流。從原則上說(shuō)，根據(jù)交流電橋干擾因素的特點(diǎn)可采用屏蔽接地技術(shù)和無(wú)定向結(jié)構(gòu)(如鐲環(huán)電感和同軸電容等).
    防護(hù)方法大致可歸納為兩大類(lèi)。一類(lèi)是防電干擾，它們有;接地法.屏蔽法(靜電的)，對(duì)你法，有源四端網(wǎng)絡(luò)法。另一類(lèi)是防磁干擾。即:屏蔽法(鐵磁的和電磁的)，元件、線(xiàn)路結(jié)構(gòu)的合理安排和布置，消除或遠(yuǎn)離干擾源。以上防護(hù)措施可以分別應(yīng)用，也可以幾種方法同時(shí)結(jié)合起來(lái)應(yīng)用。現(xiàn)將各種防護(hù)方法的原理及其效果分別說(shuō)明于下。