交流无源一端口电路等效参数的测量研究实验报告

实验报告课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：孙晖成绩：__________________实验名称：交流无源一端口电路等效参数的测量研究实验类型：_______同组学生姓名：__________一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求：1、学习无源一端口网络等效参数的电压三角形测定方法；2、掌握判定待测无源一端口网络性质的方法；3、学习间接测量过程中的误差传递分析；4、了解实验条件与电路参数的合理选择在提高实验准确度中的作用。二、实验原理：电压三角形法原理：任意无源交流一端口网络，其等效参数都可以用一个等效阻抗（入端阻抗）来表示，当端口电压和端口电流的参考方向一致时，其复数阻抗可以写作：Z=𝑈𝐼=𝑅+𝑗𝑋(X0)电压三角形法测量线路如下图所示，外加一电阻R1，Z2为等效阻抗，用电压表分别测量电压U，U1，U2的值，画出电压相量图：得到𝑅0=𝑈2−𝑈12−𝑈222𝑈1𝐼得到𝑋0=𝑈2𝑈1𝑅1√1−（𝑈2−𝑈12−𝑈222𝑈1𝑈2）2对R0求微分，几个变量分别求偏导，再除以R0可得出误差公式。再对dR1相除，得到R1专业：机械电子工程姓名：许世飞学号日期：桌号：的变化对R0误差的影响，同时X0也是如此。在得到公式后，经观察，U1=U2时，误差最小。因此R1大小应和无源一端口网络阻抗大小相同。（证明公式见课本266页）另外，电压三角形法和三表法都无法判定出网络的性质，阻抗性质的判别需要并联或串联电容实现。并联电容时如果电流随电容增大而单调上升，则为容性；如果先减小后上升，则为感性。串联电容时，如果被测阻抗的端电压单调下降，则为容性；如果先上升后下降，则为感性。三、主要仪器设备：1、数字万用表；2、电工综合实验台；3、DG08动态元件实验组件；4、DG11单相变压器实验组件。四、操作方法和实验步骤。1、电路中的R、C值，计算该一端口网络的等效阻抗Z。（R=100Ω/2W，4只电容并联C=47µF）2、采用电压三角形法测量时，画出实验接线图，确定电源电压调节范围。3、选定R1的型号和数值。4、按图4-1，调节R1和电源电压，使得U1=U2,记录实验数据，计算一端口（RC并联）网络的等效阻抗。5、取R1=6|Z|，在的情况下，再次测量等效阻抗。6、分析比较1、4、5的测量结果。五、测量结果。1、实验使用的交流无源一端口网络是一个100Ω/2W的线绕电阻和一个47微法的电容相并联，先计算等效电纳，在算出等效阻抗，可得Z=R+jX，R0=31.44Ω。X0=46.4Ω，Z=56.07Ω。调节R1=56Ω，将无源一端口网络按照原样连接。在电路中加入交流电压表、交流电流表。（1）、使用交流电流表时：测得U=17.11V，U1=10.06V，U2=9.18V，I=0.198A,经过计算，R0=28.56Ω，X0=53.32Ω。（2）、不使用交流电流表时测得：U1=10.02V，U2=9.29V，经计算，R0=29.6Ω，X0=43.67Ω。（3）、R1=6Z=336Ω时，测得U1=15.72V，U2=2.55V，I=0.058A。经过计算，R0=28.63Ω，X0=46.09Ω。六、实验结果分析1、根据结果可知，在误差允许范围内，我们可得到和理论相同的结果：任何无源一端口网络都可用一个等效阻抗来表示。2、根据结果一、三对比，可知当R1等于无源一端口网络总阻抗时，即U1=U2时，实验结果的误差最小。这个结果符合误差分析公式的结果。3、根据结果一、二对比，可知当电路中接入交流电流表时，测得的等效阻抗的误差比不接入电流表时大。我认为这是电流表的内阻比较大对电路造成的影响。七、讨论思考1、R1的选取应该根据无源一端口网络的阻抗。2、最终目的是为了减小网络参数测量的误差。因为在R1与网络等效阻抗相同的情况下，电压相同，在误差传递公式中可知测量的误差最小。3、电源电流的选取应考虑元件的承受能力，以及电源设定大小对测量结果误差的影响。