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除了電容阻抗,交流電阻是另一種應用廣泛的交流阻抗。利用“直角電橋”技術(shù),可把交流電阻的單位溯源到電容單位,不確定度為-量級。另一種交流阻抗交流電感的單位也可通過“諧振電橋”或“麥克斯韋電橋"溯源到電容單位,不確定度為-扯級。這樣,用”計符電容法”形成了完整的交流阻抗單位溯源系統(tǒng),不確定度基電磁計量器具建標指南本滿足了實踐中提出的要求。交流電感單位的不確定度雖然稍大一些,但實際工作中對電感批的準確性要求也比電容或電阻低一些。
目前長度單位的定義已經(jīng)溯源到真空中的光速和時間頻率標準,因此整個交流阻抗的溯源關(guān)系如圖-所示。圖I-交流阻抗的溯源關(guān)系年,量子化霍爾效應的發(fā)現(xiàn)為解決電學阻抗溯源問題帶來了新的機遇。扯子化霍爾效應復現(xiàn)的電阻批值只取決于普朗克常數(shù)h和基本電荷這兩個基本物理常數(shù)。這兩個常數(shù)均為相對論不變址,也不隨時間變化。因此量子化霍爾電阻量值原則上不存在隨時間發(fā)生漂移的問題,用作電阻計扯標準十分理想,較為徹底地解決了用電阻實物基準復現(xiàn)的電阻批值會隨時間發(fā)生漂移的問題。
如果保持交流阻抗用”計算電容法”進行溯源,則整個電學阻抗溯源體系的二元制情況依然存在,因此計扯研究人員希望交流電阻標準能建立在量子化霍爾效應之上,這樣就可以直接用馮克里青常數(shù)凡導出交流電阻和其他交流阻抗的量值。但現(xiàn)階段各國的計址研究人員遇到很難用解析計算法求出樣品的直流電阻與交流電阻之差等困難,到目前為止利用屈子化霍爾效應實現(xiàn)交流阻抗的溯源還沒有真正投入實用階段。第二節(jié)電磁計置名詞術(shù)語一電量計量名詞術(shù)語電流單位時間通過某個截面的電荷凈轉(zhuǎn)移扯。
注按載流子的有無及其在不同材料中的運動情況,電流又可分為傳導電流運流電章基礎(chǔ)知識流及位移電流。習慣上,電流的正方向被規(guī)定為正電荷的運動方向。電壓移動單位電荷時電場力所做的功或電場強度的線積分。電阻導電物體阻礙傳導電流通過的能力。注用來提供電阻的器件稱為電阻器。相位用以表征正弦交流電壓交流電流等電參扯瞬時狀態(tài)的電角度。注電壓或電流等電參量以表達其變化規(guī)律時,其隨時間變化的角度就稱為相位。
是初始時的相位,稱初相位或初相角。是正弦量的相位隨時間的變化率,稱為角頻率。介電強度材料能承受而不致遭到破壞的高電場強度。絕緣電阻在規(guī)定條件下,用絕緣材料隔開的兩個導電體之間的電阻。泄漏電流儀器測扯電路的工作電源或其他電源通過絕緣或分布參數(shù)阻抗產(chǎn)生的電流。注l儀器或測量電路的工作電源引起的泄漏電流往往使工作電流減小,引起測量誤差。
儀器或測量電路以外的其他電源引起的泄漏電流往往使工作電流增加,引起測量誤差。共模抑制比加在規(guī)定參考點與輸入端用規(guī)定線路連在一起時之間的電壓,與為了產(chǎn)生相同輸出而在輸入端所需的電壓之比。注共模抑制比一般用分貝表示,一般與頻率波形和測量方式有關(guān)。共模抑制比也可用于電壓之外的其他量。串模抑制比使輸出信息發(fā)生規(guī)定變化的串模電壓,與由被測量引起的能使輸出產(chǎn)生相同變化的電壓之比。
串模抑制比一般用分貝表示,通常與頻率波形和測量方式有關(guān)。共模抑制比也可用于電壓之外的其他量。相電壓三相電源或=相負載每一相兩端的電壓三相電路中:相引出線相互之間的電壓,又稱相間電壓。電功計量器具建標指南相電流三相電源或三相負載每一相的電流。線電流三相電路中蘭根端線中的電流。三相電路功率指氣相電路的總功率,等于各相功率的總和。
基波電流將非正弦周期電流以傅立葉級數(shù)形式表征,其中序數(shù)為的分量,即為與原非正弦周期電流同頻率的正弦電流分批。諧波電流將非正弦周期電流以傅立葉級數(shù)形式表征,其中頻率為原非正弦周期電流的頻率整數(shù)倍的各正弦電流分趾的統(tǒng)稱。平均功率一個周期內(nèi)電路元件吸收或發(fā)出的瞬時功率的平均值,又稱有功功率或有效功率,簡稱功率。視在功率電路元件端電壓的有效值與流經(jīng)它的電流有效值的乘積,又稱表觀功率,單位為伏安。
無功功率電力系統(tǒng)中,表征視在功率超過有功功率程度的重要輔助量,具有功率的量綱,單位為乏。二阻抗計量名詞術(shù)語電導電阻的倒數(shù)。電導的單位是西門子。阻抗正弦穩(wěn)態(tài)下,線性時不變二端電路的,以相量形式表示的電壓相量與電流相批之比。注阻抗即復數(shù)阻抗的簡稱,其實部稱為電阻,虛部稱為電抗。阻抗可寫成極坐標形式或直角坐標形式。電容兩導體所帶電荷為等址異號時,電荷的量值與該兩導體間電位差的比值。
對于X的頻譜儀其內(nèi)部的濾波器全是模擬的,沒有數(shù)字濾波器。數(shù)字濾波器的測量速度要高于模擬。用不同設(shè)置的分辨率帶寬去測量交調(diào)信號。如圖所示。當測量F和F+kHzF信號時,分辨率帶寬BW設(shè)置成kHz,與兩個信號頻率差別是一樣的,這種情況下我們看到的是外面的曲線,正好將兩個信號分開。但不太容易分辨,只是知道是有兩個信號存在。我們將BW下調(diào)一級,變成kHz,圖中的中間那條曲線,就可以將兩個信號分辨得非常清楚。
但它的交調(diào)失真還是看不出來。我們再把BW進一步降低成為kHz實際是提高了分辨率,我們就可以更清晰地看到F和F,同時也看到兩個失真信號。分辨率帶寬降低能提高分辨率,但對測量來說分辨率降低會增加掃描時間。這時我們可以對掃描時間進行人為設(shè)置,加快其掃描速度,提高測量速度。但是,由于掃描時間的改變會造成測量上的誤差,具體就是頻率升高,而幅度降低見圖。所以作為一種快速測量而不要求太高測量精度時,可以采用這種方法,但若要較高精度的測量,必須要使BW與測量時間置于自動聯(lián)動,方可滿足準確測量的要求。
頻譜分析儀第三個重要指標-動態(tài)范圍。動態(tài)范圍表示當兩個信號同時出現(xiàn)時,測量其幅度差的能力。影響它的因素有大輸入功率非線性工作區(qū)域dB壓縮點有時為dB。頻譜儀內(nèi)部的混頻器有一定的線性工作區(qū)域,如果超過線性區(qū)域,輸入功率的變化與輸出功率的變化即呈非線性。輸出功率的變化量比輸入功率的變化量小,造成功率壓縮。如果功率壓縮存在,我們所測得的功率值就是不準確的。那么我們?nèi)绾闻袛嗍欠翊嬖趬嚎s呢。可以利用頻譜儀內(nèi)部的衰減器或外接衰減器來進行判斷。
將衰減器的衰減量設(shè)置在dB時,測量混頻器的輸出功率。再將衰減器的衰減量增加dB,再去測量混頻器輸出功率也應線性地減小dB。若變化量不是dB,只有或dB,說明混頻器已工作在非線性區(qū)域,存在功率壓縮區(qū)。即使當頻譜儀工作在線性區(qū)域的時候,混頻器仍然產(chǎn)生內(nèi)部失真,因為它是有源的非線性器件。在差的情況下,內(nèi)部失真完全可以覆蓋被測件的失真產(chǎn)物或是外來的諧波失真。即使當內(nèi)部失真低于要測信號的失真,也會引起測量誤差。
因為當基波信號進入到頻譜儀時,它同樣會產(chǎn)生二次和三次諧波。這種失真是由頻譜儀內(nèi)部產(chǎn)生的。這一失真會與輸入信號的失真混疊起來,后輸出的諧波分量要比真實的失真高。這就造成了一定的測量誤差。這要求頻譜儀所產(chǎn)生的內(nèi)部失真要盡量地小,使后迭加出來的信號,趨近于被測信號。如何降低頻譜儀內(nèi)部的諧波失真和交調(diào)失真。這可利用失真特性,二次或三次諧波在數(shù)學公式上都這就是其特點。在測量時,頻譜分析儀本身產(chǎn)生的二次諧波信號越高,它測量的范圍越差。
我們用輸入信號F的功率值和產(chǎn)生信號諧波功率值之差來進一步定義動態(tài)范圍。凡是被測信號落在這一范圍之內(nèi),都可以測出。如何使動態(tài)范圍增大其動態(tài)范圍也會隨之增大。三次失真的降低速度會更快。二次諧波和三次諧波的動態(tài)范圍是呈線性變化的,只是斜率不一樣。我們用動態(tài)范圍和功率值建立一個坐標系,可以得到圖的曲線,橫坐標實際是混頻器F輸入功率值,縱坐標就是內(nèi)部失真電平。在動態(tài)范圍的圖上劃出由基波產(chǎn)生的二次和三次失真產(chǎn)物與基波信號的相對關(guān)系。
當一個混頻器F的功率為dB,它的二次諧波失真信號的功率是固定的,差值也是固定的。可以看出,當功率降低越低,動態(tài)范圍就越大。三次諧波更是如此。由此得出,混頻器輸入的功率越小,其動態(tài)范圍就越大。對于小信號的測量還有一個影響因素是它的噪聲底。一個被測信號在儀器本身的失真范圍之下是不可測的,若隱含在儀器本身的噪聲底之下也是無法檢測的。那么噪聲底由誰來決定。噪聲底的個因素是衰減量。當衰減器的衰減量為dB時,我們可以看到這些噪聲曲線,同時看到一個小信號。
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