2011学院生化学实验研究论文交流电桥实验偏差与灵敏度问题的剖析及实验改进交流电桥实验偏差与灵敏度问题的剖析及实验改进交流电桥实验偏差与灵敏度问题的剖析及实验改进交流电桥实验偏差与灵敏度问题的剖析及实验改进虞洋（）（西南学院苏州市）交流电桥实验中，会有一定的偏差。我通过理论和实验的证明，对其偏差来源及交流电桥灵敏度进行剖析大学物理实验交流电桥，得到了提升交流电桥灵敏度的方式和对检测电路的选择，对实验进行改进，因而降低实验的系统偏差。关键词：关键词：关键词：关键词：交流电桥；偏差；灵敏度；实验改进(),,)::::...:words:words:words:;;;ment前言：交流电桥与直流电桥相像，它是检测交流电路中各类器件参数的一种常用仪器，不仅通过电桥平衡条件可间接检测交流内阻、电容、电感外，还可检测与电感、电容有关的其他化学量，如互感、介电常数、导磁率等。
可见交流电桥在交流检测方面的用途非常广泛。在实验中交流电桥的灵敏度对各检测的确切值有重要的影响，须要选择灵敏度较高的检测电路进行实验。11991山东济宁仪器科学与工程大学邮箱：1.1.1.1.交流电桥的实验中的偏差剖析1.11.11.11.1交流电桥实验原理惠斯登电桥是检测内阻的重要仪器之一。但若要检测电容、电感、互感等交流电路器件则必须使用交流电桥。它与惠斯登电桥的不同之处在于交流电桥的四个桥臂中除了有内阻还有电容、电感等器件。电源要使用交流电源（如函数讯号发生器）检流计要使用交流检流计（如交流毫伏表、耳机等）。2011学院生化学实验研究论文1.1.11.1.11.1.11.1.1交流电桥基本的实验原理及平衡条件交流电桥原理线路如图1-1所示，Z1，Z2，Z3,Z4为四个桥臂复阻抗。麦克风做交流指示器使用。音频讯号源为一函数讯号发生器。当电桥平衡时，设有电压通过交流指示器，及两点在任一时间电位都相等，运用交流电路欧姆定理，可以求得交流电桥的平衡条件：1-11-11-11-1实部相等：虚部相等：其中：由此平衡条件可以看出交流电桥与直流电桥的差异：直流电桥只有一个平衡条件，而交流电桥却有两个平衡条件，这是由于在交流电桥中除了四个臂阻抗的绝对值要满足上述比列关系，但是相位也必须满足一定关系，假如把阻抗表示成指数方式，两个平衡条件的意义就更显著了。
1.1.21.1.21.1.21.1.2检测实际电容器件的桥路原理1-21-21-21-2各臂阻抗的值：应为矢量）平衡时：其中CS为标准电容，由电容箱调节RSCx的耗损阻值，是因为涡流作用以热量方式发散出去，恰似在电容上串联一个Rx等效内阻。2011学院生化学实验研究论文1.1.31.1.31.1.31.1.3检测实际电感器件的桥路原理1-21-21-21-2各臂阻抗的值：平衡时其中RxLx的耗损内阻，是因为涡流作用以热量方式发散出去，恰似在电感上串联一个Rx等效内阻。1.21.21.21.2交流电桥的偏差来源剖析1.2.11.2.11.2.11.2.1仪器偏差仪器偏差即仪器确切度带来的偏差。在检测实际电容器件的过程中，因所用内阻箱的基本偏差为R=0.1%,电容箱0.1μF倍率档的基本偏差为C=0.5%（以上二偏差均忽视了一起偏差附加项），则有δCx1=δR2+δR3+δ=0.1%+0.1%+0.5%=0.7%ΔCx1=0.9799μF0.7%=0.00069μF以上运算结果即为由仪器固有偏差所导致的系统偏差。1.2.21.2.21.2.21.2.2频度偏差频度偏差即为由内阻、电容、电感残余热阻造成的偏差。
这种残余热阻影响的大小与电桥的工作频度有关。当频度较高时，对检测结果将形成较大偏差。频度偏差的影响理论上的剖析比较困难，这儿因为知识程度有限我并没有自己做过多的探究，只是参考了一些文献材料得到了一些推论：当工作频度在之间时，Cx基本在10三次方数目级。而当频率小于10KHz值影响迅速加强。当频度为1KHz时，电桥有最高的灵敏度，对此以后的灵敏度问题剖析中会进一步提到。1.2.31.2.31.2.31.2.3电桥灵敏度造成的偏差因为电桥灵敏度有限，电桥的平衡总是相对的大学物理实验交流电桥，因而对于电桥平衡态的可调节热阻并不惟一，而是有一个微小的可变化范围，在这个范围内，电桥可觉得仍然平衡状态。这些微小的灵敏度造成的偏差将在以后的灵敏度问题剖析中做具体阐明。1.2.41.2.41.2.41.2.4干扰偏差干扰偏差是由外来干扰交流讯号引起的偏差。此部份偏差难于进行定量的剖析。由于在实验中，这些干扰的大小总是在不规则地变化。它对于检测的影响在于：平衡与否无法确切断言。检测灵敏度增加，检测偏差加强。干扰偏差的须要通过选择正确的实验仪器及实验环境进行减少清除。2.2.2.2.交流电桥灵敏度问题的剖析2.12.12.12.1理论剖析灵敏度问题2-1中，Uo为交流电源，表位交流平衡2011学院生化学实验研究论文指示器，一般用麦克风或则由电子线路构成的指示器（如晶体管毫伏表等），已知电桥的平衡条件：2-12-12-12-1交流电桥的灵敏度是评判交流电桥对被检测的微小变动的辨别能力大小的数学量。
一般灵敏度用零仪表的电流（或电压）的变化量ΔU(或则ΔI)与造成阻抗变化量ΔZ的比值来确定。本次我只对电流与做了电流与灵敏度的关系的实验剖析，电压与灵敏度的关系并没有进行探究。在探究中，可知灵敏2-1的电路中，假定桥臂Z1，Z2，Z3，Z4最初处于平衡状态，检测其对角线两端电流ΔUcb=0。当其中任何一臂，例如Z3变量ΔZ3时，则此时电桥失却平衡，在Zy=的假ababcacb为电桥的线路参数系数。Zy=的情况下，电桥输出地不平衡电流与不平衡系数均受限制情况下，只能通过增强来提升灵敏度。通过物理运算，可得当取的最大值，此时的灵敏度也取最大值，当α过大或过小就会是灵敏度急剧增长。除此之外，不等臂也会影响灵敏度的大小。2.22.22.22.2实验剖析灵敏度问题2-22-22-22-2如图2-2搭接电路，运用控制变量法进行实验检测。得出的数据如表的灵敏度又小于图,而实验结果也与理论推论相符合。这Uo2011学院生化学实验研究论文的灵敏度。3.3.3.3.实验改进为取得较高灵敏度的交流电桥，使其实验偏差尽可能减少。交流电桥的指示器，对角线位置不能任意选定或更换，即注意使桥臂器件的阻抗比列尽可能等于，这样就能得到较为理想的结果。据悉，实验应当选择好合适的环境，尽可能减少干扰误学院化学实验[M].上海：高等教育出版社，2005。[2]卡兰捷耶夫电桥理论与估算（中译版）北京：科学技术出版社，1995。[3]杨述武。普通化学实验[M]。上海：高等教育出版社，2000。