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統(tǒng)計(jì)一下四臂電橋的類型  也就是四臂電橋的分類

交流電橋的種類繁多，其中四臂電橋是 墓本的,，也是 常見的,。因此，主要介紹四臂電橋的分類,。根據(jù)電橋的基本原理和平衡條件知道,，能滿足平衡方程的四臂電橋的橋臂組合方式是非常多的，不過其中某些橋路到目前為止僅僅在理論上有些價(jià)值.也有不少橋路經(jīng)過不斷改進(jìn),，形成各具特色的實(shí)用電橋,。在分析研究電橋時(shí)，特別是實(shí)際工作中選擇或使用電橋時(shí),，需要對電橋的分類有所了解,。為此，對目前幾種常見的分類作一些簡單的介紹,，并對它們的特點(diǎn)加以說明,。著重介紹按橋臂配合方式分類的基本原理。
   (1)按測量對象可分為:電阻電橋(指交流電阻),；電感電橋(測量線圈自感量及品質(zhì)因數(shù),；電容電橋(測量電容量及介質(zhì)損耗角正切)；互感電橋,；頻率電橋等等,。
   (2)按橋臂元件性質(zhì)分為:含有R, L元件的電橋；含有R, C元件的電橋,；含有R, L和C元件的電橋,；含有R, L和M元件的電橋；含有R, L, M和C元件的電橋等等,。對于后面兩類嚴(yán)格地說不完
全屬于常見的四臂電橋的分類范圍,，但經(jīng)電路等效變換后,，可以化為四臂電橋一般的形式。
   (3)按,、推廣者或改進(jìn)者姓名命名的電橋有:麥克斯韋電橋(Maxwell bridge),；文氏電橋(Wien bridge)；歐文電橋(Owen bridge),；海氏電橋(Hay bridge),；西林電橋(Schering br
idge)；卡爾—福斯特電橋(Carey—Fosterbridge),；康貝爾電橋(Campbell bridge)等等,。
   (4)按橋臂配合方式分為:比率電橋(又可分為實(shí)比電橋和虛比電橋)，乘積電橋(又可分為實(shí)積電橋和虛積電橋),。
    現(xiàn)簡單說明以上各種分類方法的特點(diǎn)如下:
   *種分類方法直觀明確,，對使用者按測 對象去選用較為方便。該分類法尚可再分得細(xì)一些,，例如,，電容電橋還可分為測較小損耗角正切的電容、測較大損耗角正切的電容,、測絕緣材料或其它高電壓電氣設(shè)備帶電體間以及帶電體對地的電容值和介質(zhì)損耗等等,。但是，這種分類方法不易從原理或?qū)嵸|(zhì)上對電橋進(jìn)行分析和理解,，因此對設(shè)計(jì)和研究人員來說不夠理想和完善,。
   第二種分類方法是對橋臂組成的元件性質(zhì)來說的，由各橋臂元件性質(zhì)與橋臂配置并結(jié)合平衡條件可以了解電橋的用途,。根據(jù)橋臂元件性質(zhì)比較容易畫出電路的相量圖,，因此便于分析和使用。
對于這種分類也可進(jìn)行更細(xì)的分法,。例如,，含有R, C元件的電橋既可以組成文氏電橋，也可以組成西林電橋等等,。這對于歸納和記憶橋路是方便的,。但是就制造廠和一般使用者來說，對用何種元件組成橋臂并不關(guān)心,，因此目前這種分類方法較少采用,。
    第三種分類方法便于去了解電橋發(fā)展歷史和科學(xué)工作者的貢獻(xiàn)。從使用觀點(diǎn)來說,，這類電橋往往是某種被測對象的,。例如,，西林電橋大多用于測量高電壓工作條件下電氣設(shè)備的帶電體對地的電容量和絕緣介質(zhì)損耗值,；海氏電橋適合于測量高品質(zhì)因數(shù)的電感線圈等等,。對于專門從事電測工作人員來說，用專門的名稱便于了解和熟悉它們,。又由于國外文獻(xiàn)和資料中常采用它們,，因此對我國廣大讀者和有關(guān)人員查閱文獻(xiàn)和資料也有參考意義。
    第四種分類方法是從電橋橋臂配合的合理性和平衡調(diào)節(jié)的方便程度出發(fā)的,。它比較能說明電橋平衡的物理實(shí)質(zhì),。許多實(shí)用的電橋都可按此法進(jìn)行分類，但也有些電橋既不屬于比率電橋,，也不屬于乘積電橋,，它們將不包括在討論之列。按橋臂配合方式分類是從電橋平衡方程式中各參數(shù)關(guān)系去考慮如何合理安排橋臂和可調(diào)參數(shù)為出發(fā)點(diǎn),。電橋在結(jié)構(gòu)工藝條件許可的情況下,，應(yīng)盡可能使調(diào)節(jié)參數(shù)做到分別平衡和分別讀數(shù)(即互相獨(dú)立的)，而采用比率和乘積的概念非常有利于為電橋設(shè)計(jì)和制造部門提供理論上的依據(jù),。另外也易于對電橋性能更好地理解,，為理論分析和應(yīng)用推廣創(chuàng)造條件。
    現(xiàn)在介紹比率和乘積電橋的基本原理,，可以使我們更好地理解這種分類方法的意義,。由上述已知交流四臂電橋的橋臂一般是阻抗，即Z1, Z2, z3和z4,，如圖2-3 a）所示,。從表面上看，各阻抗元件的性質(zhì)和安排是任意的,，而事實(shí)上,，它們的安排必須受平衡條件的約束。為分析和討論方便起見,，可將各橋臂阻抗寫成直角坐標(biāo)形式,，即:

             
如果把公式右邊的任念兩個(gè)橋臂阻抗固定，例如Z2和Z3或是Z2和
Z4,，剩下的一橋臂作為可調(diào)臂,，并將它寫成直角坐標(biāo)形式，則式
(2-15)可改寫為:
     
上兩式中的括號內(nèi)為可調(diào)的橋臂參數(shù),，其中式(2-17)的G3一jB3是R3+jX3的倒數(shù),。
    順便指出，根據(jù)平衡電橋相對橋臂可互換的性質(zhì),Z2和4可以互換并不會影響平衡,，因此對于式(2-15)也可選Z3和z4為固定臂,Z2作為可調(diào)臂,。以上兩種形式即式(2-16)和式(2-17)，它們各自具有兩個(gè)固定臂和一個(gè)可調(diào)臂。式(2-16)中的Z2╱Z8比值是固定的,，則R4和X4為可調(diào),，式(2-17)中Z2'Z4乘積是固定的，則C3和B8為可調(diào),。通常情況下,，這種比值或乘積也是復(fù)數(shù)，這對于單獨(dú)用可調(diào)臂去平衡將是困難的,。由上述兩種情況的復(fù)數(shù)方程的求解過程可知,，要滿足式(2-16)和式(2-17)的等號兩邊實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分分別相等，單獨(dú)靠可調(diào)臂去調(diào)節(jié)平衡將會發(fā)生困難,，因?yàn)榈仁接疫吙烧{(diào)參數(shù)的實(shí)部或虛部逐個(gè)調(diào)節(jié)時(shí)會互相牽制,。要避免這種互相牽制的情況，其辦法是將式(2-16)中的Z2╱23比值做成實(shí)常數(shù)土K(一般取正實(shí)數(shù))或虛常數(shù)土jK(它們相應(yīng)意味著Φ2-Φ3=0,、π或Φ2-Φ3=士π/2),，將式(2-17)中的Z2'Z4乘積也做成實(shí)常數(shù)土K或虛常數(shù)土jK(它們也相應(yīng)意味著Φ2+Φ4=O、π或Φ2+Φ4=士π/2),。采取上述措施后,，可調(diào)臂的實(shí)部和虛部的調(diào)節(jié)將不再互相牽制，使得電橋平衡調(diào)節(jié)容易得多,。這時(shí)式(2-16)和式(2-17)
可寫成:
           
   式((2-18)和式(2-19)表示電橋的兩個(gè)固定橋臂具有比值為實(shí)常數(shù)或虛常數(shù)的關(guān)系,，因此稱前者為實(shí)比電橋，稱后者為虛比電橋,，它們兩者統(tǒng)稱為比率電橋,，式(2-20)和式(2-21)表示電橋的兩個(gè)固定橋臂具有乘積為實(shí)常數(shù)或虛常數(shù)的關(guān)系，因此稱前者為實(shí)積電橋,，稱后者為虛積電橋,，它們兩者統(tǒng)稱為乘積電橋。
   由電橋平衡條件方程式可知,，當(dāng)兩個(gè)固定橋臂參數(shù)是比值關(guān)系時(shí),，其相應(yīng)的橋臂在橋路上的位置應(yīng)該是相鄰的，當(dāng)兩個(gè)固定橋臂參數(shù)是乘積關(guān)系時(shí),，其相應(yīng)的橋臂在橋路上的位置則必須是相對的(即不相鄰的兩個(gè)臂),。對于實(shí)比、虛比,、實(shí)積,、虛積等概念，后面還會具體遇到,。
   按比率和乘積方式考慮,，各種電橋的固定橋臂的配置方案有下列幾種可能性,，如表2-1所示。
             
   表2-1內(nèi)所列七種橋臂結(jié)構(gòu)是常用的,。由于實(shí)際上沒有理想的電感,，故除了表中(c)類與電阻串聯(lián)（實(shí)際電感器或?qū)嶋H電感器再串接電阻)作為橋臂的實(shí)比電橋之外，尚無共它由電感所構(gòu)成的比率和乘積電橋,。
   必須指出，比率電橋和乘積電橋中所謂的固定橋臂,，它僅僅是相對于可調(diào)橋臂來說的,。在實(shí)際電橋中，有時(shí)為了做到分別平衡(見后)或者為了取得較好的收斂性(見后),，往往需要將可調(diào)參數(shù)分散在兩個(gè)或三個(gè)橋臂中,。在這種情況下，就可能在原來所謂的固定橋臂中也出現(xiàn)可調(diào)參數(shù),。因此前面所說的“固定”的含義僅僅是為了分析問題的方便,，而不是的或是一成不變的。
   為了使讀者對比率電橋和乘積電橋的具體線路有一個(gè)初步印象,，分別舉例說明,。如圖2-8a), b)所示為實(shí)比電橋。圖a)所示用于測量電感線圈的電感值和品質(zhì)因數(shù),，圖b)所示主要用于測量電容值,。
           
   圖2-9 a ), b)均為虛比電橋。前者用于測量電感值和品質(zhì)因數(shù),，后者用于測量電容值和損耗角正切,。
   圖2-10和圖2-11分別為實(shí)積電橋和虛積電橋，前者用于側(cè)高品質(zhì)因數(shù)的電感值(海氏電橋),，后者用于側(cè)高電壓工作條件下的電容值和介質(zhì)損耗(高壓西林電橋),。