时间：2023-03-02 15:08:35
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论文关键词：初中测量电阻的几种常用方法
测量电阻是初中物理教学的最重要的实验之一，也是考察学生能力的重要命题热点之一。通过近几年中考试题我们就会发现，测量电阻方法多种多样，其应用的原理和计算方法也不尽相同，而电路图的设计更是灵活多变，如果学生对该部分知识不加以总结、消化的话，就会在做题时容易出错、造成不必要的丢分现象，因此电阻的测量看似简单，实则在教学中常常是学生的弱点，在各种考试中通过对电阻的测量的考察也可以反映出学生对电学基本知识掌握的情况，另外命题者还在不断的推陈出新，用不同的形式对学生进行考察。下面我们就对初中测量电阻的几种常用方法进行一个简单的总结，希望对同学们能有所帮助。
一、初中最基本的测电阻的方法
（1）伏安法测电阻
伏安法测电阻就是用一个电压表和一个电流表来测待测电阻，因为电压表也叫伏特表物理论文，电流表也叫安培表，因此，用电压表和电流表测电阻的方法就叫伏安法测电阻。它的具体方法是：用电流表测量出通过待测电阻Rx的电流I，用电压表测出待测电阻Rx两端的电压U，则可以根据欧姆定律的变形公式R=U/I求出待测电阻的阻值RX。最简单的伏安法测电阻电路设计如图1所示，
用图1的方法虽然简单，也能测出电阻，但是由于只能测一次，因此实验误差较大，为了使测量更准确，实验时我们可以把图1进行改进，在电路中加入滑动变阻器，增加滑动变阻器的目的是用滑动变阻器来调节待测电阻两端的电压，这样我们就可以进行多次测量求出平均值以减小实验误差，改进后的电路设计如图2所示杂志网。伏安法测电阻所遵循的测量原理是欧姆定律，在试验中，滑动变阻器每改变一次位置，就要记一次对应的电压表和电流表的示数，计算一次待测电阻Rx的值。多次测量取平均值，一般测三次。
（2）伏阻法测电阻
伏阻法测电阻是指用电压表和已知电阻R0测未知电阻Rx的方法。其原理是欧姆定律和串联电路中的电流关系，如图3就是伏欧法测电阻的电路图，在图3中，先把电压表并联接在已知电阻R0的两端，记下此时电压表的示数U1；然后再把电压表并联接在未知电阻Rx的两端，记下此时电压表的示数U2。根据串联电路中电流处处相等以及欧姆定律的知识有：
I1=I2
即：U1/R0=U2/RX
所以：
另外，如果将单刀双掷开关引入试题，伏阻法测电阻的电路还有图4、图5的接法，和图3比较，图4、图5的电路设计操作简单物理论文，比如，我们可以采用如图5的电路图。当开关掷向1时，电压表测量的是R0两端的电压U0；当开关掷向2时，电压表测量的是RX两端的电压Ux。故有：。同学们可以试一试按图4计算出Rx的值。
（3）安阻法测电阻
安阻法测电阻是指用电流表和已知电阻R0测未知电阻Rx的方法。其原理是欧姆定律和并联电路中的电压关系，如图6是安阻法测电阻的电路图，在图6中，我们先把电流表跟已知电阻R0串联，测出通过R0的电流I1；然后再把电流表跟未知电阻Rx串联，测出通过Rx的电流I2。然后根据并联电路中各支路两端的电压相等以及欧姆定律的知识有：
U0=UX
即：I1R0=I2RX
所以：
显然，如果按图6的方法试验，我们就需要采用两次接线，可能有的同学怕多次拆连麻烦的话，那我们还可以将单刀双掷开关引入电路图，这时我们可以采用如图7的电路设计。当开关掷向1时，电压表测量的是R0两端的电流I0；当开关掷向2时，电压表测量的是RX两端的电流Ix杂志网。通过计算就有：。
以上三种测电阻的方法是最简单的测电阻方法，也是必须掌握的方法，大家会吗，除此以外，还有常用的易于学生理解的测电阻的常用方法吗？当然还有：
二、特殊方法测电阻
（1）用电压表和滑动变阻器测量待测电阻的阻值
或者
用电压表和滑动变阻器测量待测电阻的阻值，我们也可以采取以下方法：
1.如图8所示，当滑动变阻器的滑片滑至b端时，用电压表测量出Rx两端的电压Ux，当滑动变阻器的滑片滑至a端时，用电压表测量出电源的电压U，根据串联电路的电流关系以及分压原理我们可以得到：。
2.如图9所示，当滑动变阻器的滑片滑至b端时，用电压表测量出电源的电压U，当滑动变阻器的滑片滑至a端时物理论文，用电压表测量出Rx两端的电压Ux，根据串联电路的电流关系以及分压原理我们可以得到：
（2）用电流表和滑动变阻器测量待测电阻的阻值
如图10所示，当滑动变阻器的滑片滑至b端时，用电流表测量出Rx和R滑串联时的电流I1，当滑动变阻器的滑片滑至a端时，用电流表测量出Rx单独接入电路时的电流I2，因为电源电压不变，可以得到：，故有：。
（3）用等效法测量电阻
如图11所示电路就是用等效法测量电阻的一种实验电路。其中Rx是待测电阻，R是电阻箱（其最大电阻值大于Rx）。其实验步骤简单操作如下：
把开关S闭向2，读出电流表的数值I，再把S闭向1，调节电阻箱，使电流表的读数仍为I不变，则读出电阻箱的数值，即为待测电阻Rx的值。
以上就是初中常见的测电阻的方法，大家会吗，希望以上总结对大家的学习有所帮助。
论文关键词：电表，反常规用法
电表的反常规用法是近几年高考的热点问题，相对学生来讲也恰恰是一个难点问题。电表的反常规用法一般有这么两种设计方案，其一就是用电流表来测电压，题目里往往把已知确定阻值的电流表当作电压表使用或把一个电流表和一个定值电阻改装为电压表适用；其二就是用电压表来测电流，解题时需要把确定阻值的电压表当作电流表使用。
例1、现有一块灵敏电流表 ，量程为200，内阻约为1000，要精确测出其内阻R1教育学论文教育论文，提供的器材有：
电流表 (量程为1mA，内阻R2=50)；电压表(量程为3V，内阻RV约为3k)；
滑动变阻器R(阻值范围为0~20)；定值电阻R0(阻值R0=100)；
电源E(电动势约为4.5V，内阻很小)；单刀单掷开关S一个，导线若干。
(1)请将上述器材全部用上，设计出合理的便于多次测量的实验电路图，并保证各电表的示数超过其量程的1/3，将电路图画在图示的虚框内。
(2)在所测量的数据中选一组，用测量量和已知量来计算 表的内阻，表达式为R1=I2(R0+R2)/I1，表达式中各符号表示的意义是I1表示 表的示数，I2表示表的示数，R2表示 表的内阻，R0表示定值电阻的阻值毕业论文开题报告。
解析：此题目的本意是要考查学生对伏安法测电阻原理的掌握情况，但是该题目中所给出的电压表量程过大，只能用于保护电路使用。因此没有合适的电压表可以直接利用教育学论文教育论文，这时候我们必须依照伏安法测电阻的基本原理做出适当的改进，将电流表 和定值电阻R0改装成电压表，题目就迎刃而解了。
例2、从下面所给出的器材中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1。要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。
电流表A1(量程100mA，内阻r1约40，待测)
电流表A2(量程50，内阻r2=750)； 电压表V(量程10V，内阻r3=10k)；
电阻R1(阻值约100，作保护电阻用)； 滑动变阻器R2(总阻值约50)
电源E(电动势1.5V，内阻很小)；电键S，导线若干
(1)在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的代号。
(2)若选测量数据中的一组来计算r1，写出所用的表达式并注明式中各符号的意义。
r1=r2I2/ I1 其中I1和I2分别表示A1和 A2的电流。
解析：本题给出了电压表和电流表，若采用下图所示的电路进行测量时教育学论文教育论文，电压表的示数不到满量程的1/20，测量值不准确，因为电表的示数没有接近量程的一半或一半以上。
因此，用上图所示的电路不能较准确的测量A1的内阻。这时候我们可以把已知电阻的电流表A2当做电压表来使用，电流表A2两端的电压可以由其示数和内阻推算出来，A2两端的电压也就是A1两端的电压，这样就可以较准确的测量出A1的内阻了毕业论文开题报告。
例3、使用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900-1000)。电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表V1，量程为1.5V，内阻r1=750；电压表V2，量程为5V，内阻r2=2500；滑动变阻器R，最大阻值约为100；单刀单掷开关K，导线若干。
(1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3,试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图。
或
(2)若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示教育学论文教育论文，则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx= U1r1 r2/( U2 r1—U1 r2)或(U2—U1 )r1/U1
解析：该题目还是测未知电阻Rx的阻值的，显然本题目并没有给出电流表，我们不难发现本题里面已知两个电压表，而且电压表的内阻都是已知的，用电压表的读数除以本身的内阻就可得到通过自身的电流了，因此，我们完全可以把电压表当电流表来使用。
总而言之，类似的实验都是考查伏安法测电阻的基本原理，只要实验目的明确，充分利用题目所给出的器材，不难找出解题思路。
（作者信息：吴志民 1980.06 男 汉 甘肃 中学一级 理学学士 课堂教学及课堂互动研究）
论文关键词：万用电表几种实用方法浅析
万用表具有用途多、量程广、使用方便等优点，是进行设备维护、维修的常用工具之一。熟练掌握万用表的使用方法及使用技巧，是设备维护人员及学校的电教工作者必须掌握的技能。万用表不仅可以测量如电压、电流、电阻阻值等常见物理量，还可以进行如电子元器件好坏的判断、电池容量的测定、及电声器材好坏的判断等。下面逐一进行介绍。
实用方法一：测量电子元件的好坏
设备维修中的常见操作之一是判断电子元器件的好坏。电子元器件的种类很多，但随着集成电路的发展，许多分立元件逐渐被集成电路板代替，维修中用户可以处理的器件越来越少。但诸如电阻、电容、二极管、三极管等器件的测量还是会经常遇到的，下面以指针式万用表为例简要介绍相应的测量方法。
1、 电阻的测量
用万用表判断电阻的好坏有离线测量和在线测量。离线测量即是将电阻从电路板上取下进行测量，在线测量即是在电路板上直接测量电阻的阻值。
离线测量时，先根据被测电阻的阻值选择万用电表欧姆档的合适量程，进行机械调零，然后进行欧姆调零，最后进行测量。将万用表的表笔接在被测电阻两端，若测得阻值与实际阻值相同和接近，则说明电阻正常；若阻值大于标称值，则说明该电阻阻值变大或内部开路。电阻一般不会出现阻值变小的现象。由于人体的电阻阻值为几十千欧，因此在测量阻值较大的电阻阻值时，不要用手同时抓住被测电阻的两只引脚。否则，人体电阻和被测电阻并联科技小论文，导致测量值变小。
在线测量一般用于小阻值电阻的测量。一般由于电路中还有其他元器件和电阻并联，检测的结果往往会小于电阻的实际值。在线测量一般仅做初步判断，必要时必须将电阻从电路板上断开测量。
2、 电容的检测
电容具有储存电荷的功能，可以对电容充电，也可以使电容器放电。在电路中，电容具有隔直流通交流，阻低频通高频的耦合作用，另外电容还具有滤波、延时的作用。
如果被测电容储存有电荷，在检测前要将电荷放掉，避免击伤人或损坏仪器。若电容的容量较小，储存的电荷较少时，可以用诸如螺丝刀等金属工具或万用表的表笔将电容的两只引脚短接，将电放掉。若电容储存的电荷较多时，可以用较大阻值的器件诸如用电烙铁插头的两只插脚和电容的两只引脚接触，将电容器储存的电荷通过电烙铁的电热丝放电，这样不会对人和仪器造成损坏。
在用万用表的欧姆档检测电容之前，首先要根据电容容量大小来选择恰当的档位核心期刊。在将电容放电后，用红黑表笔和电容的两个引脚接触，通过观察表针的偏转角度来判断电容是否正常。若表针快速向右偏转，然后慢慢向左退回原位，则说明电容是好的。如果表针摆起后不再回转，说明电容已经击穿，如果表针摆起后逐渐停留在某一位置，则说明该电容漏电。
实用方法二：测量电池的容量
电池是常用的耗材。如果电池的容量不足会影响器材的使用效果，如无线话筒常用的5号电池，在电量不足时会导致音量过低和噪声太强的故障。用万用表测量电池的容量主要是了解电池的电压和短路电流。测量电压时用万用表的直流电压档，新的五号电池的电压约为1.7至1.8伏左右，旧电池的电压常常低于1.3伏特。在测量电池的短路电流前，先将万用表的红表笔插在5安培位置，将黑表笔插在万用表的COM位置，万用表的档位调到直流电流的5A位置，红表笔的金属端接电池的正极，黑表笔的金属端接电源的负极，观察万用表表盘的示数。新的5号电池的短路电流的大小约为2.5安培，而旧电池的短路电流低于1安培。判读电池的容量要根据电流的大小进行，如有的电池虽然电压降低不多，但短路电流太小，说明电量消耗较大，应该弃用。如电压为1.2伏的旧电池科技小论文，其短路电流只有0.5安培左右。
实用方法三：测量电声器件
用万用表还可以判断电声器件如扬声器和耳机的还坏。检测时，将万用表置于R×1档（因扬声器的阻抗一般为几欧姆），用红表笔接音圈的一个接线端子，用黑表笔点击音圈的另一个接线端子，如扬声器能够发出“喀喀”的声音，说明扬声器正常，否则说明扬声器的音圈或引线开路。
用万用表还可以判断扬声器的极性。扬声器必须按正确的极性连接，否则会因相位失真而影响音质。多数扬声器会在接线支架上通过标注“+”、“－”的符号指示两根引线的正负极性，而有的扬声器并未标注。为了使扬声器更好的将声音还原，需要对这种扬声器进行极性判断。具体操作为：将万用表置于R×1档，用两只表笔分别点击扬声器音圈的两个接线端子，在点击的瞬间仔细观察扬声器的纸盆的振动方向，若纸盆向上振动，说明黑表笔接的端子是扬声器的正极；若纸盆向下振动，说明黑表笔接的是扬声器的负极。
用万用表也可以判断线材质量的优劣。将万用表的欧姆档的量程置于R×1，进行欧姆调零，测量100米长的线材的电阻值。如果阻值在8欧姆以下，说明线材质量优良，8欧姆以上的说明是劣质线材。质量优良的线材的百米电阻应小于2欧姆。
实则在教学中常常是学生的弱点,在各种考试中通过对电阻的测量的考察也可以反映出学生对电学基本知识掌握的情况,另外命题者还在不断的推陈出新,用不同的形式对学生进行考察。下面我们就对初中测量电阻的几种常用方法进行一个简单的总结,希望对同学们能有所帮助。
一、初中最基本的测电阻的方法
(1)伏安法测电阻
伏安法测电阻就是用一个电压表和一个电流表来测待测电阻,因为电压表也叫伏特表物理论文,电流表也叫安培表,因此,用电压表和电流表测电阻的方法就叫伏安法测电阻。它的具体方法是:用电流表测量出通过待测电阻Rx的电流I,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压U,则可以根据欧姆定律的变形公式R=U/I求出待测电阻的阻值RX。最简单的伏安法测电阻电路设计如图1所示,
用图1的方法虽然简单,也能测出电阻,但是由于只能测一次,因此实验误差较大,为了使测量更准确,实验时我们可以把图1进行改进,在电路中加入滑动变阻器,增加滑动变阻器的目的是用滑动变阻器来调节待测电阻两端的电压,这样我们就可以进行多次测量求出平均值以减小实验误差,改进后的电路设计如图2所示。伏安法测电阻所遵循的测量原理是欧姆定律,在试验中,滑动变阻器每改变一次位置,就要记一次对应的电压表和电流表的示数,计算一次待测电阻Rx的值。多次测量取平均值,一般测三次。
(2)伏阻法测电阻
伏阻法测电阻是指用电压表和已知电阻R0测未知电阻Rx的方法。其原理是欧姆定律和串联电路中的电流关系,如图3就是伏欧法测电阻的电路图,在图3中,先把电压表并联接在已知电阻R0的两端,记下此时电压表的示数U1;然后再把电压表并联接在未知电阻Rx的两端,记下此时电压表的示数U2。根据串联电路中电流处处相等以及欧姆定律的知识有:
I1=I2
即:U1/R0=U2/RX
所以:
另外,如果将单刀双掷开关引入试题,伏阻法测电阻的电路还有图4、图5的接法,和图3比较,图4、图5的电路设计操作简单物理论文,比如,我们可以采用如图5的电路图。当开关掷向1时,电压表测量的是R0两端的电压U0;当开关掷向2时,电压表测量的是RX两端的电压Ux。故有:。同学们可以试一试按图4计算出Rx的值。
(3)安阻法测电阻
安阻法测电阻是指用电流表和已知电阻R0测未知电阻Rx的方法。其原理是欧姆定律和并联电路中的电压关系,如图6是安阻法测电阻的电路图,在图6中,我们先把电流表跟已知电阻R0串联,测出通过R0的电流I1;然后再把电流表跟未知电阻Rx串联,测出通过Rx的电流I2。然后根据并联电路中各支路两端的电压相等以及欧姆定律的知识有:
U0=UX
即:I1R0=I2RX
所以:
显然,如果按图6的方法试验,我们就需要采用两次接线,可能有的同学怕多次拆连麻烦的话,那我们还可以将单刀双掷开关引入电路图,这时我们可以采用如图7的电路设计。当开关掷向1时,电压表测量的是R0两端的电流I0;当开关掷向2时,电压表测量的是RX两端的电流Ix。通过计算就有:。
以上三种测电阻的方法是最简单的测电阻方法,也是必须掌握的方法,大家会吗,除此以外,还有常用的易于学生理解的测电阻的常用方法吗?当然还有:
二、特殊方法测电阻
(1)用电压表和滑动变阻器测量待测电阻的阻值
或者
用电压表和滑动变阻器测量待测电阻的阻值,我们也可以采取以下方法:
1.如图8所示,当滑动变阻器的滑片滑至b端时,用电压表测量出Rx两端的电压Ux,当滑动变阻器的滑片滑至a端时,用电压表测量出电源的电压U,根据串联电路的电流关系以及分压原理我们可以得到:。
2.如图9所示,当滑动变阻器的滑片滑至b端时,用电压表测量出电源的电压U,当滑动变阻器的滑片滑至a端时物理论文,用电压表测量出Rx两端的电压Ux,根据串联电路的电流关系以及分压原理我们可以得到:
(2)用电流表和滑动变阻器测量待测电阻的阻值
如图10所示,当滑动变阻器的滑片滑至b端时,用电流表测量出Rx和R滑串联时的电流I1,当滑动变阻器的滑片滑至a端时,用电流表测量出Rx单独接入电路时的电流I2,因为电源电压不变,可以得到:,故有:。
(3)用等效法测量电阻
如图11所示电路就是用等效法测量电阻的一种实验电路。其中Rx是待测电阻,R是电阻箱(其最大电阻值大于Rx)。其实验步骤简单操作如下:
关键词：压力传感器，薄膜，敏感栅
随着社会的发展，信息处理技术、微处理器和计算机技术的快速发展和广泛应用，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。现在非电物理量的测试与控制技术，已越来越广泛地应用于航天、航空、常规武器、船舶、交通运输、冶金、机械制造、化工、轻工、生物医学工程、自动检测与计量、称重等技术领域[1]，而且也正在逐步引入人们的日常生活中。免费论文参考网。可以说测试技术与自动控制技术水平的高低，是衡量一个国家科学技术现代化程度的重要标志。传感器是信息采集系统的感应单元，所以，它是自动化系统和控制设备的关键部件，作为系统中的一个结构组成，在科技、生产自动化领域中的作用越来越重要[2]。
传感器亦称换能器，是将各种非电量（包括物理量，化学量，生物学量等）按一定的规律转换成便于处理和传输的另外一种物理量（一般为电量、磁量等）的装置[3]，它能把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。传感器一般由敏感元件、传感元件和测量电路3部分组成，有时还需加上辅助电源。免费论文参考网。其原理如图1所示。
其中：①敏感元件直接感受被测物理量，如在应变式传感器中为弹性元件；②传感元件将感受到的非电量直接转换成电量，是转换元件，如固态压阻式压力传感器；③测量电路是将传感元件输出的电信号转换为便于显示、控制和处理的有用电信号的电路，使用较多的是电桥电路。由于传感器元件输出的信号一般较小，大多数的测量电路还包括放大电路，有的还包括显示器，直接在传感器上显示出所测量的物理量；④辅助电源是供给传感元件和测量电路工作电压和电流的器件。
国际电工委员会IEC则将传感器定义为测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号[4]。传感器是传感器系统的一个组成部分，是被测量信号输入的第一道关口。对传感器在技术方面有一定的要求，而同时亦要考虑尽可能低的零点漂移、温度漂移及蠕变等[5]。近年来，传感器有向小型化、集成化、智能化、系列化 、标准化方向发展的趋势[6]。
电阻式传感器的工作原理是将被测的非电量转换成电阻值，通过测量此电阻值达到测量非电量的目的。这类传感器大致分为两类：电阻应变式和电位计式。利用电阻式传感器可以测量形变、压力、力、位移、加速度和温度等非电量参数。
压力传感器是将压力这个物理量转换成电信号的一种电阻应变式传感器。传统的电阻应变式压力传感器是一种由敏感栅和弹性敏感元件组合起来的传感器[7]。如图2所示，将应变片用粘合剂粘贴在弹性敏感元件上，当弹性敏感元件受到外施压力作用时，弹性敏感元件将产生应变，电阻应变片将它们转换成电阻变化，再通过电桥电路及补偿电路输出电信号。它是目前应用较多的压力传感器之一，因具有结构简单、使用方便、测量速度快等特点而广泛应用于航空、机械、电力、化工、建筑、医学等诸多领域。
传统的电阻应变式压力传感器的电阻敏感栅是刻录在一层绝缘脂薄膜上，而薄膜又通过粘结剂粘合到弹性基片上，由于弹性元件与粘结剂及绝缘脂膜之间的弹性模量不同，弹性元件的应变不能直接传递给敏感栅，而是要通过粘结剂、绝缘脂膜才能到达敏感栅，从而产生较大的蠕变和滞后，影响传感器的灵敏度、响应度、线性度等性能。另外，由于粘结剂不能在高温条件下使用，这也使它的应用范围受到限制。
为了消除绝缘薄膜层和粘结剂层对传感器性能的影响，可以尝试采用真空镀膜方法及光刻技术，在弹性元件上直接刻录敏感栅，弹性元件与敏感栅直接接触，以克服常规工艺导致的滞后和蠕变大的缺陷。另外，如果弹性材料和结构选择恰当，还可制成耐高温、耐腐蚀的全隔膜式薄膜压力传感器。
一、器件研制
采用真空镀膜技术在弹性基片上蒸镀一层约300nm金属栅材料的薄膜，用半导体光刻技术，在弹性基片上直接形成电阻敏感栅，最后利用耐高温、耐酸碱腐蚀的环氧树脂粘结剂，将制作好的芯片封装在工件中，组成压力传感器探头。经过热老化、电老化，待封装应力趋于稳定后，进行电性能测试。
在制作薄膜电阻应变式压力传感器中，采用的工艺流程如图3所示。
关键词：浊度，检测，前置放大
1、引言
水的浊度是一种光子效应，即光线透过水层时受到阻碍的程度，表示水层对于光线散射和吸收的能力。它不仅与悬浮物的含量有关，而且还与水中杂质的成分和颗粒大小，形状及其表面的反射性能有关[1]。免费论文，前置放大。浊度是评价出厂水水质的主要依据之一。光在水中的散射信号是极其微弱的，也很容易受到环境因素的干扰，甚至被淹没在北京噪声中。因此，散射光的测量显得尤为重要。本文将介绍一种实用的散射光式浊度测量电路。
2、测量原理
由物理学光学的知识，当一束平行光由空气垂直照射到被测的水中，在水的深度Y处，其光强可表示为[2]：
(1)
其中：K0表示入射角为0°时光从空气到水中的透射系数，K1为溶液对光的吸收系数。I0为入射光强度，T为浊度。免费论文，前置放大。当溶液中微粒大小均匀时，在Y轴方向的某一区域的dy，在某方向的散射光也与浊度成正比：
（2）
其中：为溶液对光的散射系数，为Y处的光强。
水下散射光测量法原理图如图1所示：
图1 水下散射光测量法原理图
水平轴下面充满水，有一光束强度为I0入射到水面，一部分经表面反射，另一部分进入水面传播，则在Y坐标的小区域内即dy，其X方向的散射光，可由式(1)和式(2)得到[18]：
（3）
因为X方向的散射光经水的X方向吸收后过段距离后才能进入光电池（关于光电池的知识将在后文介绍），故实际到达光电池的散射光强为：
（4）
式中X为散射光到达光电池的距离。免费论文，前置放大。因此从0到Y0，X方向的总散射光强为：
(5)
对进行泰勒展开，可以得到：
在浊度较低的情况下，可以省略2阶及2阶以上的小量，则可以得到：
(6)
同理，(7)
并且在浊度很小的情况下，即<<1的情况下，（8）
将简写式(7)和式(8)代入式(5)中得到线性公式（9）：
≈(9)
即到达光电池的光强与入射光强I0和浊度T成正比[3]。免费论文，前置放大。
3、前置放大电路设计
系统的光电转换器件选用硅光电池，硅光电池将散射光信号转换成电流信号，但电流信号非常微弱，0-10，需要经过放大器放大，然后输送至控制芯片。设计时参考了大量的关于微电流放大的电路图，并做了相应的实验。根据测量原理设计的浊度调理电路，如图2所示：
图2 浊度调理电路图
该浊度调理电路是由美国intersil公司的CA3140芯片和通用TL082芯片构成的精密匹配电路。其中起放大作用的器件是运放CA3140，它具有输入阻抗高、低偏置电流、低噪声、高增益等特点，主要用来完成阻抗匹配、降低测量噪声、提高系统稳定性等。免费论文，前置放大。而TL082是电压跟随器，提高输入电阻，降低输出电阻，提高带负载能力。它们使用的供电电源皆是±12V。
图2中标有Au和Ag符号的为调理电路的信号输入端，其中Au接硅光电池的正端，Ag接光电池的负端。因为光电池是一电流源，内阻很大，电流很小，这么小的电流不足以驱动，需要将其叠加在一个直流信号上，来测量变化量。因此设计了如图2中的a）图所示的直流信号电路产生电路。免费论文，前置放大。由电压跟随器TL082的3脚输入端连接滑动变阻器P201，滑动变阻器P201和电容C201、电阻及三端稳压器LM336相并联。通过调节滑动变阻器P201，使得滑动端对地电压在一定值（本课题为0.7125V），然后利用了电压跟随器的特点，由电压跟随器TL082的1、2、3脚按如图所示的连接对这一定值电压加以固定。
图2中标有Nout符号的为调理电路的信号输出端，送入C8051F020单片机[4]。放大器CA3140的输入和输出端并联反馈电阻R203和电容C202，在放大器CA3140的两脚间连接一个可调电阻P202，放大器CA3140的另一端连接电阻R202后接地。考虑到低浊度，散射光非常微弱，经过多次试验，通常在0～3（<3）范围内，因此在选择运算放大器CA3140的外围反馈电阻进而选择调节信号的放大倍数时，同时兼顾和带有模数转换的C8051F020单片机的内部模数转换基准电压（2.43V）相匹配，如电路图所示，选择的反馈电阻R203阻值约为820KΩ，这样由信号调理电路的输出电压：
R203（10）
计算出信号的实际输出电压范围约在0～2.43V之间，如若水质较浑浊，使得输出电压超出了单片机内部基准电压的最大值，可以通过编程来改变单片机内部的可编程增益放大器PGA的大小来解决。电压跟随器TL082的6、7脚的输入和输出端并联一个反馈电阻R205和电容C203，5脚串接电阻R206后接地。在此，同样利用了电压跟随器的特点，TL082对由运算放大器CA3140放大后的电压信号予以稳压。
4、结束语
该检测电路非常简单，实用，可以根据用户的实际需要进行检测通道的扩展,实现一路到几十路的浊度检测，实际效果是很理想的。该方案已经成功应用到多参数检测系统中，保证了系统的正常运行。
参考文献：
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关键词：变压器，铁芯多点接地
变压器的绕组和铁芯是传递、变换电磁能量的主要部件。硕士论文，铁芯多点接地。保证它们的安全是变压器可靠运行的关键。统计资料表明因铁芯问题造成故障，占变压器总事故中的第三位。电力变压器正常运行时，铁芯必须有一点可靠接地。若没有接地，则铁芯对地的悬浮电压，会造成铁芯对地断续性击穿放电，铁芯一点接地后消除了形成铁芯悬浮电位的可能。但当铁芯出现两点以上接地时，铁芯间的不均匀电位就会在接地点形成闭合回路，形成环流，引起铁芯局部过热导致绝缘油分解，还可能使接地片熔断或烧坏铁芯，导致铁芯电位悬浮，产生放电。严重时，铁芯局部温升增加，轻瓦斯动作，甚至将会造成重瓦斯动作而跳闸的事故。烧熔的局部铁芯形成铁芯片间的短路故障，使铁损变大，严重影响变压器的性能和正常工作，甚至损坏变压器。因此准确、及时地诊断与处理变压器铁芯多点接地故障，对保证变压器的安全运行具有重要意义。硕士论文，铁芯多点接地。
一、变压器铁芯多点接地故障的类型和成因
变压器铁芯多点接地故障按接地性质可分两大类：不稳定接地和稳定接地。
1．不稳定接地是指接地点接地不牢靠，接地电阻变化较大，多是由于异物在电磁场作用下形成导电小桥造成的接地故障，如变压器油泥、金属粉末等。
2．稳定接地(也称死接地现象)是指接地点接地牢靠，接地电阻稳定无变化，多是由于变压器内部绝缘缺陷或厂家设计安装不当造成的接地散障，如铁芯穿芯螺栓、压环压钉等的绝缘破坏等。
运行中的变压器发生多点接地的原因一般有以下几种情况：
1．金属物件掉落在铁芯与接地体间(变压器吊罩时容易发生)；
2．铁芯组件紧固时个别尖角外露，触碰接地体；
3．穿芯螺杆处的铁垫圈在紧固时由于受力过大，其边缘翘起而触碰接地体；
4．铁扼硅钢片个别部位紧固不实，在强弱不同磁场力作用下，时而碰触接地体，时而离开接地体，造成无规则的不稳定接地；
5．铁芯对地绝缘物几处不同程度受潮，造成铁芯通过低电阻接地；
6．铁芯与接地体间隙中形成不稳定桥路接地；
7．绝缘油中的油垢以及一些不洁净而有潮气的纤维等物，沾附在铁芯对地的绝缘物表面，导致铁芯通过低电阻不稳定接地等。
二、变压器铁芯多点接地故障的分析处理程序
变压器铁芯多点接地故障的分析处理分如下四个步骤。
1．试验数据分析，判断是否存在铁芯多点接地故障。
试验数据分析包括变压器油色谱数据分析和电气测量数据分析。
(1)色谱数据分析。目前，用油中溶解气体色谱分析方法是监测变压器铁芯多点接地故障最简便、最为有效的方法。硕士论文，铁芯多点接地。常用的是“三比值法”和德国“四比值法”。由于三比值法只能在变压器油中溶解气体各组分含量超过注意值或产气速率超过限值方可进行判断，不便于在故障初期进行判别，因此建议使用“四比值法”进行判断。硕士论文，铁芯多点接地。利用五种特征气体的四对比值来判断故障，在四比值法中，以“铁件或油箱中出现不平衡电流”一项来判断变压器铁芯多点接地故障，其准确度相当高。
(2)电气测量数据分析。变压器正常运行时，可在变压器铁芯外引接地套管的接地引下线上用钳型电流表测量引线上是否有电流，正常情况下此电流很小，为mA级(一般小于0.3A)，当存在多点接地故障时，环流上升到“A”级，最大电流可达数百安培，通过测量环流便能对铁芯接地故障进行判断。
当设备停止运行时，断开铁芯引出接地线，用2500V兆欧表对铁芯接地套管测量绝缘电阻，如电阻值为零或与历年数据相比较其值降低很多，则表明变压器内部可能存在铁芯多点接地，此时应正确测量各级绕组的直流电阻，若各组数据未超标，且各相之间与历次测试数据之间相比较无明显偏差，变化规律基本一致，则可排除故障部位在电气回路内，从而确认主变铁芯多点接地故障。
2．设备运行状况分析，判断铁芯多点接地故障类型。
在确认了变压器铁芯确实存在多点接地故障，则应对变压器的运行状况进行分析，判断铁芯多点接地故障的类型，以便于确认应急措施及处理方案。
首先应查询变压器投运的时间、负荷情况、有无突发故障或冲击等。其次是变压器历史运行情况，安装试验记录等。硕士论文，铁芯多点接地。综合以上因素再结合色谱分析、电气试验数据进行判断，确认铁芯接地故障的类型。如变压器铁芯电阻突然降低，色谱分析数据无异样，而变压器长时间没有运行，则可能是由于油泥沉淀导致铁芯多点接地，属于不稳定接地故障，对应采取措施消除即可。
3．采取应急措施，排除不稳定接地故障，限制铁芯多点接地故障发展。
在确认了变压器铁芯多点接地故障的类型后，应根据现场情况及故障类型采取应急措施，从而排除不稳定接地或限制故障的发展。对于不稳定接地故障，在设备停运的情况下，可采用电容放电冲击法排除故障。对于变压器出现多点接地故障，但不能退出运行者，则应加强监视，并采取临时措施，限制接地故障的发展。
4．停电检修，彻底排除铁芯多点接地故障。
如故障很严重，且有不断发展的趋势，严重威胁设备安全，在条件允许下，可对变压器进行吊罩检修，彻底排除故障。
在吊置检修查找故障时，应遵循以下几个步骤：(1)外观检查。检查铁芯与夹件支板是否相碰，硅钢片是否有波浪鼓起，上下夹件与铁芯之间、铁芯牲与拉板之间有无异物，夹件与油箱壁是否相碰，下铁轭与箱底是否有异物桥接短路等，如未发展异常，则进行下一步试验。(2)直流法。硕士论文，铁芯多点接地。将铁心与夹件的连接片打开，在铁轭两侧的硅钢片上通入6V的直流，然后用直流电压表依次测量各级硅钢片间的电压，当电压等于零或者表针指示反向时，则可认为该处是故障接地点。(3)交流法。将变压器低压绕组接入220-380V交流电压，高压侧与中压侧短路接地，此时铁心中有磁通存在。如果有多点接地故障时，用毫安表测量会出现电流(铁心和夹件的连接片应打开)。用毫安表沿铁轭各级逐点测量，当毫安表中电流为零时，则该处为故障点。这种测电流法比测电压法准确、直观。若用(2)(3)两种方法，仍查不出故障点，最后可确定为铁心下夹件与铁轭阶梯间的木块受潮或表面有油泥。将油泥清理干净后，进行干燥处理，故障可排除。一般对变压器油进行微水分析可发现是否受潮。(4)铁心加压法。就是将铁心的正常接地点断开，用交流试验装置给铁心加电压，若故障点接触不牢固，在升压过程中会听到放电声，根据放电火花可观察到故障点。当试验装置电流增大时，电压升不上去，没有放电现场，说明接地故障点很稳固，此时可采用下述的电流法。(5)铁心加大电流法。也是将铁心的正常接地点断开，用电焊机装置给铁心加电流。当电流逐渐增大，且铁心故障接地点电阻大时，故障点温度升高很快，变压器油将分解而冒烟，从而可以观察到故障点部位。故障点是否消除可用铁心加压法验证。
出现变压器铁芯多点接地故障应及时、准确地诊断故障类型，确定相应的处理方法，对于油泥等不稳定接地故障，不宜盲目采取吊罩检修方法，可用电容冲击法排除，以免造成人力资源的浪费和停电损失。
关键词：单片机；交流阻抗特性；等效电路参数
中图分类号：TP216 文献标识码 A 本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务，欢迎光临DyLW.neT
Design of Equivalent Circuit Parameter Analyzer for
Two Port Passive Circuit
TANG Zhengming1 ， ZHANG Sanmei2 ， Zeng Jing1
（1 School of Electronic Information and Engineering， China West Normal University， Nanchong Sichuan 637009，China；
2 Experiment Center， China West Normal University， Nanchong Sichuan 637009， China）
Abstract： Equivalent circuit parameter is very important for the process of circuit analysis and design. Based on the refined numerical algorithm of AC impedance， a digital equivalent circuit parameter analyzer is designed. In this system， MCU is used to control frequency synthesizer to generate excitation signal. By adjusting the capacitance and current trends ， the load impedance characteristic is determined. Finally， the AC impedance and equivalent circuit parameter are displayed， which can be obtained under different operating frequency.
Keywords： MCU； AC Impedance Characteristics； Equivalent Circuit Parameters
0引 言
电路交流阻抗随信号源的频率变化，其具体表现为一定电阻R、电容C和电感L的串联、并联或混联在给定信号频率下所得到的等效阻抗。频率相对较高时，电路还可能产生相对较大的寄生电容、电感，从而出现寄生阻抗。如何快捷准确地获取电路在不同工作频率下的等效电路参数，对电路的分析与设计来说有着特殊重要的现实意义[1]。
已有的交流参数测试仪，其测量对象主要锁定在对交流电路频率、有效值、功率，或者单个元件阻值、电感量、电容量的测试，而对交流阻抗的智能化测量的探讨研究仍旧较少，且未曾涉及到负载为黑盒子电路（其可能为RLC元件，某用电器或电路模块，以下统称为负载电路）的等效参数测量[2-6]。本设计所实现的电路交流等效电参数分析仪的核心即为交流阻抗特性分析，通过采用单片机产生激励信号，能分析出给定工作频率下负载电路的交流阻抗特性，并进一步得到其等效电路参数。
1硬件电路
系统原理框图如图1所示。主要电路模块包括单片机（MCU）、放大电路、整流滤波电路、含双可调电容的RC振荡器等[7-8]。
图1 等效电参数分析仪原理图
Fig.1 Schematic diagram of equivalent circuit parameter analyzer
MCU的型号为MSP430F169。放大电路用于将采集到的弱信号放大，再送入整流滤波电路，便于单片机（MCU）接收识别，放大电路型号为AD620。整流滤波电路，用于将采样信号转化为单向脉动波并滤除附带产生的杂波信号，使有用信号免受干扰，易于下一级电路的操作处理。可变电容C结合555定时电路模块构成RC振荡器，所产生的信号频率送入单片机识别，进而确定出接入电路的电容值。其中，可调电容C与电路的连接通过开关控制，该可调电容C为特制的双可调电容（构成RC振荡器的电容与接入测量电路的电容相同，并由同一旋钮控制调节），这样，可在隔离电路影响的情况下，获得接入电路电容的精确值。 为定值电阻，主要起限流作用，如当电路串联谐振时，使电路电流不至于过大，损坏仪器。 为采样电阻，为小阻值锰铜电阻，用于将负载电流转换为电压信号，再送入放大电路。 为负载电路。
2算法设计
根据有效值、功率因素的计算结果[9]，可得到电路总阻抗
（1）
其中， 、 、 分别表示电路电压有效值、电流有效值、功率因素。 的正负与负载的特性有关，若负载为非电容性；则 ，若负载为非电感性则 。令 ，则有
（2）
系统采用调节可变电容C并结合单片机采集到的电流大小变化情况的方法，确定（2）中的正负符号，即实现负载阻抗特性的判定。由于可调电容与被测负载并联，设被测负载的电导和电纳分别为 和 ， 可调电容电纳为 ，其等效电路如图2所示。
图2 阻抗特性的判断原理图
Fig.2 Schematic diagram for the judgement of impedance characteristic当端电压有效值恒定时，电流有效值
（3）
即： （4）
可见，当 与 同号，即被测负载为电容性时，电容增大，电流 单调上升；而当 与 异号，即被测负载为电感性负载时，电容增大，电流 将先减小而后增大。因此，单片机可根据电容调节过程中采集到电流变化情况，判断出负载的阻抗特性。在此基础上，设负载 的等效阻抗为 ，由于测量电路为可调电容C与负载 并联，然后再与定值电阻 串联，根据电路串并联关系，则有：
（5）
联立（1）-（2）和（5），在已判断得到负载的特性的情况下，便可以解出 中的电阻R和电抗X。结合频率值即可得
（6）
（7）
因此，对于给定负载（如某单元电路），该测试仪能够获得给定工作频率下的交流等效电路参数，便于电路的分析与设计。
3 系统测试
系统设计完成后，通过键盘设定激励信号幅值和频率，调节电容旋钮，即可读出负载的等效电路参数。首先测试并选取了三个R、L、C电路元件，其参数值分别为10，10mH，1uF。再将电路元件安插在万用板上，借助万用板连接线使其形成简单的串联电路和并联电路，并同时具有典型的二端口结构，然后分别测试了信号频率为1KHz时，负载的等效电路参数。用 Idealization（I）和Test （T）分别表示理论值和测量值，结果如表1所示。
表1 测试结果
Tab.1 Test results
电阻（） 电感（mH） 电容（uF） 串联（；uF） 并联（，mH）
I T I T I T I T I T
10 10.02 10 10.33 1 0.97 10 ； 1.65 9.97；1.59 9.91；0.15 10.04；0.23
测量 结果表明，在1KHz频率下，所搭建的串联电路具有阻容特性，而并联电路具有阻感特性。等效电路参数测量结果与理论值存在一定差异的可能原因主要在于：除工艺等因素外，导线等所引入的分布阻抗。
4 结束语
本文设计了一种电路交流等效电参数分析仪，可用于完成无源二端口电路的等效电参数测量。在测量交流等效参数时（特别在用作RLC测试仪的情况下），若测量频率较高，分布参数影响将较为显著，对低标称值元件的测量尤为不利。如何减小分布参数对测量结果的影响，还有待进一步研究。
参考文献：
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论文关键词：温湿度传感器,原理,维护
引言
HMP45D温湿度传感器是芬兰VAISALA公司开发的具有HUMICAP技术的新一代聚合物薄膜电容传感器，目前大连周水子国际机场空管气象部门已投入业务运行的自动气象站，均采用该传感器。由于该传感器的测量部分总是要和空气中的灰尘和化学物质接触，从而使传感器在某些环境中产生漂移。而仪器的电气参数会随时间的推移、温度变化及机械冲击产生变化，因此传感器需要进行定期维护和校准。
1.HMP45D温湿度传感器的结构
HMP45D温湿度传感器应安装在其中心点离地面1.5米处。其中，温度传感器是铂电阻温度传感器，湿度传感器是湿敏电容湿度传感器，即HMP45D是将铂电阻温度传感器与湿敏电容湿度传感器制作成为一体的温湿度传感器，如图1所示。
图1HMP45D温湿度传感器外型图
2.HMP45D温湿度传感器的工作原理
2．1温度传感器工作原理
HMP45D温湿度传感器的测温元件是铂电阻传感器Pt100，其结构如图2。铂电阻温度传
感器是利用其电阻随温度变化的原理制成的。标准铂电阻的复现可达万分之几摄氏度的精确度，在-259.34～+630.74范围内可作为标准仪器。铂电阻材料具有如下特点：温度系数较大，即灵敏度较大；电阻率交大，易于绕制高阻值的元件；性能稳定，材料易于提纯；测温精度高，复现性好。
图2铂电阻温度传感器结构图
由于铂电阻具有阻值随温度改变的特性，所以自动气象站中采集器是利用四线制恒流源供电方式及线性化电路，将传感器电阻值的变化转化为电压值的变化对温度进行测量。铂电阻在0℃时的电阻值R是100Ω，以0℃作为基点温度，在温度t时的电阻值R为
(1)
式中：α，β为系数，经标定可以求出其值。由恒流源提供恒定电流I流经铂电阻R，电压IR通过电压引线传送给测量电路，只要测量电路的输入阻抗足够大，流经引线的电流将非常小，引线的电阻影响可忽略不计。所以，自动气象站温度传感器电缆的长短与阻值大小对测量值的影响可忽略不计。测量电压的电路采用A/D转换器方式。
2．2湿度传感器工作原理
HMP45D温湿度传感器的测湿元件是HUMICIP180高分子薄膜型湿敏电容，湿敏电容具有感湿特性的电介质，其介电常数随相对湿度的变化而变化，从而完成对湿度的测量。湿敏电容主要由湿敏电容和转换电路两部分组成，其结构如图3所示。它由上电极(upperelectrode)、湿敏材料即高分子薄膜(thin-filmpolymer)、下电极(lowerelectrode)、玻璃衬底(glasssubstrate)几部分组成。
图3湿敏电容传感器结构图
湿敏电容传感器上电极是一层多孔膜，能透过水汽；下电极为一对电极，引线由下电极引出；基板是玻璃。整个传感器由两个小电容器串联组成。湿敏材料是一种高分子聚合物，它的介电常数随着环境的相对湿度变化而变化。当环境湿度发生变化时，湿敏元件的电容量随之发生改变，即当相对湿度增大时，湿敏电容量随之增大，反之减小，电容量通常在48～56pF。传感器的转换电路把湿敏电容变化量转换成电压量变化，对应于湿度0～100%RH的变化，传感器的输出呈0～1V的线性变化。由此，可以通过湿敏电容湿度传感器测得相对湿度。
3．HMP45D温湿度传感器的校准和维护
对HMP45D传感器的维护，要注意定期清洁，对于温度传感器测量时要保证Pt100铂电阻表面及管脚的清洁干燥。在清洗铂电阻时一定要将湿度传感器取下，使用酒精或异丙酮进行清洗。其具体步凑如下：
1）旋开探头处黑色过滤器，过滤器内有一层薄薄的白色过滤网，旋出过滤网，用干净的小毛刷刷去过滤网上的灰尘，然后用蒸馏水分别将它们清洗干净。
2）等保护罩和滤纸完全风干之后，将其安装到传感器上。然后再将传感器通过外转接盒连接到采集器上，再和湿度标准传感器一起放入恒湿盐湿度发生器进行对比。恒湿盐容器的温湿参数如表1。
表1HMP45D校准前后数据对比
时间
（分）
校准前
DRY
实际值
校准前
DRY
测量值
校准前
WET
实际值
校准前
WET
测量值
校准后
DRY
实际值
校准后
DRY
测量值
校准后
WET
实际值
校准后
WET
测量值
1
34.0
30.0
75.5
69.4
35.0
34.2
75.5
73.8
2
34.0
30.0
75.5
69.4
35.0
34.2
75.5
73.8
3
34.1
30.2
75.5
69.5
35.1
34.3
75.5
73.8
4
34.1
30.2
75.6
69.5
35.1
34.3
75.5
73.9
5
34.1
30.2
75.6
69.5
35.1
34.3
75.6
73.9
6
34.2
30.4
75.7
69.6
35.1
34.3
75.6
73.9
7
34.2
30.4
75.7
69.6
35.2
34.4
75.6
73.9
8
34.3
30.5
75.7
69.7
35.2
34.4
75.6
74.1
9
34.3
30.5
75.7
69.7
35.2
34.4
75.7
74.2
10
34.3
30.5
75.7
69.7
35.3
34.4
75.7
74.3
平均
34.15
30.29
75.62
69.55
35.13
34.32
75.58
73.95
差值
3.86
6.07
