交流无源一端口网络等效参数的测定

交流无源一端口网络等效参数的测定

一、实验目的
　　1、学习无源一端口网络等效参数的测定方法；
　　2、学习间接测量过程中的误差分析方法；
　　3、了解电路变量与参数的选择在提高实验准确度中的意义。

　　二、原理说明
　　1、任意一个交流无源一端口网络，不管其内部结构如何复杂，其等效参数都可以用一个等效阻抗（入端阻抗）来表示，如图6.9.1（a）所示，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：

　　　其相量关系如图6.9.1（b）所示。

　　　图6.9.1 交流无源一端口网络示例

　　（a） （b）

　　图6.9.2 电压三角形法测量交流无源一端口网络等效参数

　　2、交流无源一端口网络等效参数的测定方法很多，基本上可分为两类：一是仪器测试法，如用万用表测电阻，用电桥测电容、电感等；二是实际测试法，即在网络的端口加工作电流和电压，通过计算得到等效参数，属于间接测量。

　　电压三角形法即间接测量的一种，其测量原理如图6.9.2（a）所示，其中R1为一已知电阻，Z2为交流无源一端口网络的等效阻抗，且 。用电压表分别测量电压U、U1、U2的值，然后根据三个电压值绘出电压相量图，如图6.9.2（b）所示。根据相量图有：

　　于是可得到：

　　当假设 不变（即电压表与电流表的相对误差不随R1而变）时，我们进一步得到：

　　由上两式可以看出，当调节R1的值，使电路满足U1=U2时，等效参数中电抗部分的测量误差将达到最小。

　　三、实验任务

　　图6.9.3 无源一端口网络

　　1、本实验中使用的交流无源一端口网络如图6.9.3所示，其中R为100 /2W的线绕电阻，C为4只10μF/50V的电解电容器的并联。确定采用电压三角形法测量时使用的电压调节范围，画出实验接线图。
　　2、选定外接电阻R1的型号，以及数值。
　　3、调节R1使得电路中U1＝U2，记录实验数据，计算一端口网络的等效阻抗。
　　4、分别测量R、C的数值，计算该一端口网络的等效阻抗。
　　5、分析比较以上两种方法的测量不确定度。

　　四、实验仪器设备
　　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

　　五、预习思考及注意事项
　　1、电压三角形法中，R1的电阻值应根据什么原则来选取？调节的最终目标是什么？
　　2、实验中，电流的选取应考虑哪些因素？
　　3、注意用电安全，应事先确定交流电源的电压可调范围。
　　4、注意电阻元件的允许电流和电容元件的耐压范围。

　　六、实验报告要求
　　1、记录实验数据，分析测量结果；
　　2、计算不同测量方法下，一端口网络的等效阻抗；
　　3、比较最后的测量结果，分析产生误差的原因。