“静电计”能够测量电势差的原理解释
“静电计”能够测量电势差的原理解释
物理教材中提到静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量电势差。把它的金属球跟一个导体连接，把它的金属外壳跟另一个导体连接（或同时接地），从指针的偏转角度就可以测出两个导体间的电势差。对于其中的原理书中没有过多的解释，现结合验电器的原理作以下探讨。
验电器的是根据同种电荷相互排斥的原理制成的，让验电器的金属小球带上点，通过金属杆与金属小球相连的两个金属箔片也会带上同种电荷。同种电荷互相排斥，金属箔片就会张开一定的角度。带电小球带的电量越多，金属箔片带的电量也越多，排斥力就越大，张角也就越大。静电计根据验电器的原理，加以改造，可根据张角的大小来判断电压的大小。如右图所示，验电器与静电计在结构上基本相同，与验电器相比，静电计上的两个金属箔其中一个固定（如右图中粗线所示），另一个可以自由张开（作为测电压大小的指针），在加上刻度盘，就成了静电计。与验电器张角大小的原理一致，静电计张角的大小反映的是“金属箔”带电的多少，即张角的大小由“金属箔”带电的多少决定。但静电计又如何反映出电压的大小，可结合验电器从静电感应的角度作出解释：
验电器的金属箔带电，可能是验电器本身的金属小球带电，然后传给金属箔，使其有一定的张角。若验电器本身带的电越多，则张角越大。另外如发生静电感应，也可使金属箔张角发生变化。如右图，如让一带正电小球靠近验电器的金属小球，由于静电感应，验电器的金属小球就会带上负电荷，而金属箔带上正电荷，验电器也会张开一角度。若带电小球离验电器的金属小球越近，则静电感应越强，验电器的金属小球带的负电荷与金属箔带的正电荷都会增加，金属箔的张角也就越大。
电容器的两个极板也存在着静电感应，如果两极板的距离增大，两极板的静电感应势必减弱，这样电容器B板右侧所带的正电量+Q会减少+△Q，减少的部分电量+△Q传给大地，
A板左侧所带的负电荷-Q也会减少相应的-△Q，减少的部分电量-△Q只能传给静电计的金属箔，由于金属箔所带的电量增加-△Q，总电量变为-(q+△Q)这样金属箔的张角变大，对应着电容器两极板间距离增大，电容C减小，电压U变大。同理，若减小两极板的距离，极板间的静电感应将增强，电容器B板右侧的正电量会增加+△Q，增加的部分电量+△Q 是从大地传给的，而A板左侧的负电荷也会增加相应的-△Q，增加的电量-△Q，只能是静电计的金属箔传给的，这样金属箔所带的电量减少-△Q，总电量变为-(q-△Q)张角将变小，对应着电容器两极板间距离减小，电容C变大，电压U减小。
对电容器所带电量的讨论：通过上面的分析可以看出，电容器间的距离发生变化时，由于B板接地，结合静电感应的变化，电容器B板上的净电量+Q会发生变化，A板上的净电量-Q也会发生变化，会相应地增加或减少△Q。对于B板△Q是在B板的右侧面上与大地之间发生转移，对于A板△Q是在A板左侧与静电计的“金属箔”上发生转移。但△Q值应该非常小（因为静电计的”金属箔”本身所能带的电量是很小的），也就是电容器上的电量有微弱的变化，不是很显著。但这点微弱的电量变化对“金属箔”的张角的影响确是不可以忽略的。
光电二极管前置放大器设计
光电二极管前置放大器设计 许多常用传感器的输出阻抗超过几兆欧，因此，其相应的信号调理电路必须仔细设计，以满足低偏置电流、低噪声和高增益的要求。本文分析介绍光电二极管前置放大器，文中讨论了与高阻抗传感器信号调理电路有关的问题，并提供了实际解决方案。 光电二极管前置放大器设计 光电二极管在受到光照时，会产生一个与照度成正比的小电流，因此是很好的光电传感器，可广泛应用于精密光度计、高速光纤接收器等领域。 光电二极管的等效电路如图1所示。光电二极管灵敏度的标准规定方法之一是对来自严格定义的光源给定的光强确定它的短路电流ISC。最常用的光源是工作在2 850K色温下的白炽钨灯。在100fc(呎-烛光)照度(相当于阴天的光强)下，对于小面积(小于1mm2)二极管的短路电流通常是数皮安(pA)到数百微安(μA)。 短路电流在6~9个数量级的光强范围呈理想线性变化，因此常被用作绝对光强的测量。光电二极管两端的开路电压随光强呈对数变化，但因为其温度系数很大，所以二极管电压很少用于光强的精密测量。 分路电阻RSH在室温下通常是1000MΩ左右，且温度每增加10 ℃就减少1/2。二极管电容CJ随结面积和二极管偏压而变化，对于结面积很小的二极管，零偏压时的典型CJ是50pF。
光电二极管可以以两种模式工作，一是零偏置工作(光伏模式,如图2a)，一是反偏置工作(光导模式,如图2b)。在光伏模式时，光电二极管可非常精确地线性工作；而在光导模式时，光电二极管可实现较高的切换速度，但要牺牲线性。在反偏置条件下，即使无光照，仍有一个很小的电流，叫做暗电流(无照电流)。在零偏置时则没有暗电流，这时二极管噪声基本上是分路电阻产生的热噪声。在反偏置时，由于导电产生的散粒噪声成为附加的噪声源。在设计光电二极管过程中，通常是针对光伏或光导两种模式之一进行最优化设计的，而不是两种模式的使用都是最优化。 将光电二极管电流转换为可用电压的简便方法,是用一个运算放大器作为电流——电压转换器(如图3所示)。二极管偏置由运算放大器的虚地维持在零电压，短路电流即被转换为电压。在最高灵敏度时，该放大器必须能检测30pA的二极管电流。这意味着反馈电阻必须非常大，而放大器偏置电流必须极小。例如，对于30pA的偏置电流，1000MΩ反馈电阻将产生30mV的相应电压。因为再大的电阻是不切实际的，所以对于最高灵敏度的情况使用1000MΩ。这样对于10pA的二极管电流，放大器将给出10mV输出电压；而对于10nA的二极管电流，输出电压为10V。这样便给出60dB的动态范围。对于更大的光强值，必须使用较小的反馈电阻来降低电路增益。对于这个最高灵敏度范围，我们应能很容易区分无月夜的光强(0.001fc)和满月夜的光强(0.1fc)。
静电计的原理
静电计 知识1: 静电计的构造 验电器的球形金属外壳与带有金属小球的金属杆是绝缘的,金属杆的下端有很薄的金属箔片. 静电计是在验电器的基础上改造而成的.静电计也是主要有相互绝缘的两部分构造而成.除金属外壳外,中间的金属杆下端有一个可转动的指针,指针转动的角度可由固定在外壳上的表盘读出.如图所示 知识点2:静电计的设计原理 静电计相当于一个电容很小的电容器,当将静电计的金属球,金属外壳分别与被测电容的两级相连时,静电计就从被测电容上获得电荷达到与被测电容的电压相同,因静电计的电容很小,此过程中引起被测电容上的电荷量的变化可忽略,被测电容两级间的变化也可忽略,即静电计上的电压总是等于被测电容上的电压.则静电计所带的电荷量q=cu正比于被测电压，被测电压越高，静电计所带电荷量越多，静电计指针与金属杆间的静电斥力就越大，指针偏角就越大。利用指针偏角与被测电压间的关系即可测静电电压。验电器与静电计的设计原理是相同的，即同种电荷相斥。 知识点3：注意事项 （1）使用验电器是判断物体是否带电，验电器在使用前不要带电。 （2）验电器与静电计的两金属杆与外壳一定要保持绝缘 （3）静电计所测的电压不是很准确，但能观察出电容器上电压的变化
静电计的使用： 让静电计与带电的电容器相连，如图，静电计的两部分与电容器的两极板分别等势，故电容器的两极板间的电压与静电计两部分间的电压相等，由静电计上的读数可知电容器两极板间的电压 例题．在如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板B与一灵敏静电计相接，极板A 接地．下列操作中可以观察到静电计指针张角变大的是() A．极板A上移 B．极板A右移 C．极板A左移 D．极板间插入一云母片
电机转速、电流、电压测量方法与原理
姓名：张廷刚学号：1420310064 研究方向：电力电子1、电流的检测方法 电机控制系统的中的电流检测主要是对电机定子电流进行检测，电流检测的常用方法主要有：采样电阻法、电流互感器法、霍尔电流传感器法等。 1.1 采样电阻法 采样电阻测电流的原理：将采样电阻串接在要监测的电路回路里，电流流过时，在采样电阻两端产生压降，这样就把电流信号转化为电压信号。然后，对该电压信号进行处理变换，输入到微处理器的A/D单元，完成检测的目的。 1.1.1 采样电阻的使用条件 使用采样电阻检测方法实现简单，成本低，但是很难做到电阻值稳定不变，采样精度不高，不能提供准确的电流值。而且反馈控制电路与主电路没有隔离，在电机驱动控制系统中，万一功率电路的高电压通过反馈电路进入控制电路，将危及到控制系统的安全。因此，采样电阻一般应用在精度要求不高、成本敏感，温度低的应用场合。 1.2霍尔电流传感器法 在电机控制系统中，主要使用霍尔电流传感器对电机三相定子电流进行检测。一般将霍尔电流传感器紧紧的套在三相定子电流导线上，并通过信号调理电路进行处理，经如图1所示电路，从而对电流进行检测。 图1定子电流检测及信号调理电路 1.2.1 霍尔电流传感器的使用条件 霍尔电流传感器的工作原理主要基于霍尔器件和磁补偿原理进行检测，因此
使用使用时应避免电磁干扰对传感器的影响。此外霍尔电流传感器的供电电压必须在传感器所规定的范围内，超过此范围，传感器不能正常工作或者可靠性降低。霍尔电流传感器的电源、输入、输出的各连线导线必须正确连接，不可错位或反接，否则可能导致产品损坏。安装环境应无导电尘埃及腐蚀性。应避免剧烈震动或者高温。 1.3 电流互感器法 电流互感器法是将电流互感器串连在电机三相定子电流导线中，利用变压器原、副边电流成比例的关系进行电流大小的转换检测。其工作原理、等电路也与一般变压器相同，只是其原边绕组串联在被测电路中，且匝数很少；副边绕组接电流表、继电器电流线圈等低阻抗负载，近似短路。原边电流（即被测电流）和副边电流取决于被测线路的负载，而与电流互感器的副边负载无关。 1.3.1 电流互感器的使用条件 电流互感器运行时，副边不允许开路。因为一旦开路，原边电流均成为励磁电流，使磁通和副边电压大大超过正常值而危及人身和设备安全。线路上的电压都比较高，如直接测量是非常危险的。在大型电机控制中电流互感器一般体积较大，造价昂贵，所以由于体积和成本的原因，一般应用于中小型电机控制系统中。另外使用的场所周围环境不应有与工作无关的外界强磁场存在，环境温度在为佳，相对湿度不超过。对于精度为级及以上或额定电流为及以上的电流互感器，电流互感器在额定电流下持续运行时间为小时；对于额定一次电流为及以上的电流互感器，在额定电流下持续运行的时间为分钟，对特殊要求的弱电流互感器允许在额定电流下能够长期工作。 2、电压的检测方法 电压检测有直接测量法、电阻分压法、电压互感器法和霍尔效应电压传感器法等。在电机调速系统中，直流母线上的电压检测可以通过检测与滤波电容相并联的电阻中的电流而测得，这种方法同电机三相母线电流的检测方法相同，检测电路如图1所示。霍尔电压传感器使用条件：霍尔电压传感器使用时工作条件同霍尔电流传感器相似。电压互感器的使用条件同电流互感器相似。 3、转速的检测方法 3.1 基于增量式光电编码器的速度检测 借助于增量式光电编码器进行测速的方法有M法，T法，M/T法。其中M 法只适合电机转速较高的时候，电机转速低时误差较大。T法情况正好相反，而M/T法既具有M法测速的高速优点，又具有T法测速的低速的优点。从而被广
ad549中文资料
极低偏置电流运算放大器AD549 1 概述 AD549是具有极低输入偏置电流的单片电路静电计型运算放大器。为达到高精度的目的，输入偏置电压和输入偏置电压漂移均通过激光调节。这种极低输入电流性能由ADI公司专有的topgate工艺技术完成。该技术可以制造与具有极低输入电流的JFET并与双极性电路隔离的集成运放。输入级具有1015Ω的共模阻抗，其输入电流与共模电压无关。 AD549适用于低输入电流和低输入偏置电压的场合。它特别适合用作各种电流输出的传感器，如光电二极管、光电倍增管以及氧气传感器等的前置放大器。该产品也可用作精密积分器或低衰减采样保持器。AD549的封装与标准FET和静电计运算放大器兼容，因此用户花少量成本即可对系统升级，提高已有系统的性能。 AD549有TO-99密封封装。金属外壳与8管脚相连，使得金属外壳与同样电压的输入终端独立连接，达到降低外壳泄漏的目的。 AD549具有四种性能等级。其中J、K和L型号的温度范围是0℃到70℃。S型号专用于军事，其温度范围：-55℃到125℃。 AD549的输入电流在整个共模输入电压范围内都得到保证，其输入失调电压和漂移由激光分别调节到0.25mV和5μV/℃(AD549K)；1mV和20μV/℃(AD549J)。700μA的最大静态电流使输入电流和偏置电压的热效应降到最低。模拟性能包括1MHz的均匀增益带宽和3V/μs的压摆率。当输入为10V时，建立时间是5μs 到0.01%。 2 AD549的引脚及特性参数 图一所示是AD549的引脚图，表一所示是其特性参数。 图一AD549引脚图 表一AD549的主要特性
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静电计的工作原理
静电计的工作原理 教材上说得比较简单,学生在理解"根据指针所指刻度，可以电容器两极板间的电 势差"不易弄情,笔者试着分析如下: 将静电计的金属球和金属外壳分别与被测量的导体用导线连接，例如分别与平行板电容器的正负极板相连．当电荷停止移动后，静电计的金属杆与外壳之间的电势差，跟平行板电容器两极板间的电势差相等．由于静电计也是一个电容器，其指针所带电荷量跟指针和外壳间的电势差成正比，电势差越大，指针带电荷量越多，张开的角度也越大，所以根据指针所指刻度，可以定量地知道指针与外壳问的电势差，也就知道了平行板电容器两极板间的电势差．由于静电计的电容量很小，所获得的电荷量与平行板电容器原来所带电荷量相比较可以忽略不静 电计的工作原理 教材上说得比较简单,学生在理解"根据指针所指刻度，可以电容器两极板间的电势差"不易弄情,笔者试着分析如下: 将静电计的金属球和金属外壳分别与被测量的导体用导线连接，例如分别与平行板电容器的正负极板相连．当电荷停止移动后，静电计的金属杆与外壳之间的电势差，跟平行板电容器两极板间的电势差相等．由于静电计也是一个电容器，其指针所带电荷量跟指针和外壳间的电势差成正比，电势差越大，指针带电荷量越多，张开的角度也越大，所以根据指针所指刻度，可以定量地知道指针与外壳问的电势差，也就知道了平行板电容器两极板间的电势差．由于静电计的电容量很小，所获得的电荷量与平行板电容器原来所带电荷量相比较可以忽略不计，故可认为测量前后平行板电容器所带电荷量基本不变，两板电势差也基本不变．
而静电计是用静电方法测量电势差的仪器。实验室常用的静电计是布劳恩静电计，如图1c所示。它的结构是在一绝缘底座上装一鼓形铁壳，铁壳的前面装有透明玻璃，后面装有标有刻度的毛玻璃，在金属壳中绝缘地安装一根金属杆，杆的上端为金属小球，金属杆下部的水平轴上装有金属指针，可绕水平轴灵活转动。圆筒的底部有接线柱，可用来接地或与其他导体相连。这样，静电计的金属外壳与内部的金属杆及金属指针构成了一个特殊的电容 器。 二、工作原理及用途上的差异 1．验电器原理及其用途 验电器的原理：当验电器指示系统带电后，由于同种电荷的排斥力使指示器发生偏转，它是从力的角度来反映导体带电的情况。当指示系统具有一定的偏转角时，其重力矩与静电力矩平衡。 验电器的主要用途：检验物体是否带电，比较带电的种类以及所带电荷量的多少等。 （2）静电计原理及其用途 静电计的原理是：从上面的构造分析，我们知道静电计本身其实就是一个电容器。金属球、金属杆、指针相当于电容器的一个电极，金属外壳也相
电压的测量方法讲述
电压的测量方法讲述 电压的测量 1. 电压测量的方法一般分为直接测量法和间接测量法两种。 直接测量法在测量过程中，能从仪器、仪表上直接读出被测参量的波形或数值。间接测量是先对各间接参量进行直接测量，再将测得的数值代入公式，通过计算得到待测参量。 2. 测量电压的仪器一般有电压表、示波器、交流毫伏表等。 电压表可以用来测量直流电压、低频交流电压，其测量方法简便，精度较高，是测量电压的基本方法。 示波器测量法可以测量所有的电压信号。 交流毫伏表用于交流信号大小的测量。 3. 电表法模拟式直流电压测量 , 动圈式电压表 图1是动圈式电压表示意图。图中虚框内为一直流动圈式高灵敏度电流表，内阻为Re， 满偏电流(或满度电流)为Im，若作为直流电压表，满度电压 URI,, mem 另外增加了电阻，继而增加了三个电压量程 图1 , 电子电压表 电子电压表中，通常使用高输入阻抗的场效应管(FET)源极跟随器或真空三极管阴极跟随器以提高电压表输入阻抗，后接放大器以提高电压表灵敏度，当需要测量高
直流电压时，输入端接入分压电路。分压电路的接入将使输入电阻有所降低，但只要分压电阻取值较大，仍然可以使输入电阻较动圈式电压表大得多。图2是这种电子电压表的示意图。图中由于FET源极跟随器输入电阻很大(几百MΩ以上)，因此由Ux测量端看进去的输入电阻基本上由R0，R1…等串联决定，通常使它们的串联和大于10MΩ ,以满足高输入阻抗的要求。同时，在这种结构下，电压表的输入阻抗基本上是个常量，与量程无关。 图2 4. 电表法交流电压的测量 测量交流电压大小的仪表统称交流电压表。交流电压表分为模拟式电压表与数字式电压表两大类。模拟式电压表是先将交流电压经过检波器转换成直流电压后推动微安表头，由表头指针指示出被测电压的大小。检波器有三种类型，分别是平均值检波器、峰值检波器、有效值检波器，故电压表有三种类型，分别是平均值电压表、峰值电压表、有效值电压表。 , 平均值电压表 平均值电压表的基本原理方框图 u(t) 可变量程宽带 分压器交流放大器检波器 先对被测电压进行放大，然后检波，最后由表头指示。这种构成方案的均值电压表 的工作频率范围主要受放大器带宽的限制，而灵敏度受放大器噪声的限制，所以当 测量小信号时，容易淹没到放大器的噪声中。因此主要用于低频和高频信号的测量， 如高频毫伏表。 , 峰值电压表
测量物质的密度方法总结
《测量物质的密度》方法总结 基本原理:ρ=m/V 一、 有天平，有量筒（常规方法） 1. 固体： m 0V 1 V 2 表达式： 测固体体积：不溶于水 密度比水大： 排水法测体积 密度比水小：针压法、捆绑法 溶于水 饱和溶液法、埋砂法 整型法 如果被测物体容易整型，如土豆、橡皮泥，可把它们整型成正方体、 长方体等，然后用刻度尺测得有关长度，易得物体体积。 例1：正北牌方糖是一种用细白沙糖精制而成的长方体糖块，为了测出它的密度，除了一些这种糖块外还有下列器材：天平、量筒、毫米刻度尺、水、白沙糖、小勺、镊子、玻璃棒，利用上述器材可有多种测量方法。请你答出两种测量方法，要求写出（1）测量的主要步骤及所测的物理量。（2）用测得的物理量表示密度的式子。 解： 方案一（直接测量）：用天平测出其质量，用刻度尺量出它的长、宽、厚，算出其体积，再 用密度公式计算出糖块的密度。 方案二（埋沙法）：用天平测出糖块的质量m ，再把糖块放入量筒里，倒入适量白沙糖埋住 方糖，晃动量筒，使白沙糖表面变平，记下白沙糖和方糖的总体积V 1，用镊子取出 方糖，再次晃动量筒，使白沙糖表面变平，记下白沙糖的体积V 2，则ρ= 2 1V V m - 方案三（饱和溶液法）：用天平测出3块方糖的质量m ，向量筒里倒入适量的水并放入白沙 糖，用玻璃棒搅动制成白沙糖的饱和溶液，记下饱和溶液的体积V 1，再把3块方糖 放入饱和溶液中，记下饱和溶液和方糖的总体积V 2，则密度1 2V V m -=ρ。 12 m V V ρ = -器材：石块、天平和砝码、量筒、足够多的水和细线 （1） 先用调好的天平测量出石块的质量0m （2） 在量筒中装入适量的水，读取示数1V （3） 用细线系住石块，将其浸没在水中（密度小于 液体密度的固体可采用针压法或坠物法），读取 示数2V
验电器工作的原理是什么
验电器工作的原理是什么 什么是验电器？ 验电器是一种科学的设备，用于检测人体上是否存在电荷。1600年，英国医生威廉·吉尔伯特（William Gilbert）发明了第一只带有枢转针的电镜versorium。 静电计根据库仑静电力检测电荷，该电荷会引起测试电荷的运动。验电器可以看作是粗略的电压表，因为物体的电荷等于其电容。用于定量测量电荷的仪器称为静电计。 验电器的工作 验电器的工作原理是基于元素的原子结构，电荷感应，金属元素的内部结构以及类似的电荷相互排斥而不同的电荷相互吸引的思想。 验电器由顶部的金属探测器旋钮组成，该旋钮与从连杆底部悬挂的一对金属叶片相连。当不存在电荷时，金属叶片向下松散地悬挂。但是，当带电物体靠近验电器时，会发生两种情况之一。 ?当电荷为正时，验电镜金属中的电子被电荷吸引，并向上移动离开叶片。这导致叶片具有暂时的正电荷，并且因为像电荷一样排斥，叶片分开。除去电荷后，电子返回其原始位置，叶子松弛。 ?当电荷为负时，验电镜金属中的电子会排斥并向底部的叶子移动。这导致叶片获得暂时的负电荷，并且因为像电荷排斥一样，叶片再次分离。然后，当电荷被去除时，电子返回其原始位置，叶子松弛。 验电器通过电子进入或离开叶片的运动来响应电荷的存在。在这两种情况下，叶子都是分开的。重要的是要注意，验电镜无法确定带电物体是正还是负-它仅是对电荷的存在做出响应。 验电器的类型 验电器有两种经典类型，分别为： ?髓球式验电器：髓球式验电器是约翰·坎顿于1754年发明的。它由一个或两个小的轻球组成，这是一种轻质的不导电物质，称为髓。为了找到物体是否带电，将其带到不带电的髓球附近。如果球被吸引到物体上，则表示物体已充电。
测量物质的密度方法总结
星火教育 引导教育专廉 V i -V 2 测固体体积：不溶于水 溶于水 整型法 密度比水大：排水法测体积 密度比水小：针压法、捆绑法 饱和溶液法、埋砂法 如果被测物体容易整型， 如土豆、橡皮泥，可把它们整型成正方体、 长方 体等，然后用刻度尺测得有关长度，易得物体体积。 例1：正北牌方糖是一种用细白沙糖精制而成的长方体糖块，为了测出它的密度，除了一些 这种糖块外还有下列器材：天平、量筒、毫米刻度尺、水、白沙糖、小勺、镊子、玻璃棒, 利用上述器材可有多种测量方法。请你答出两种测量方法，要求写出（ 及所测的物理量。（2）用测得的物理量表示密度的式子。 解： 1 ）测量的主要步骤 方案一（直接测量）：用天平测出其质量，用刻度尺量出它的长、宽、厚，算出其体积，再 用密度公式计算出糖块的密度。 方案二（埋沙法）：用天平测出糖块的质量 m ，再把糖块放入量筒里，倒入适量白沙糖埋住 方糖，晃动量筒，使白沙糖表面变平，记下白沙糖和方糖的总体积 V i ,用镊子取出 方糖，再次晃动量筒，使白沙糖表面变平，记下白沙糖的体积 V 2,则尸一m V i —V 2 方案三（饱和溶液法）：用天平测出3块方糖的质量m ,向量筒里倒入适量的水并放入白沙 糖，用玻璃棒搅动制成白沙糖的饱和溶液，记下饱和溶液的体积 V i ,再把3块方糖 放入饱和溶液中，记下饱和溶液和方糖的总体积 V 2，则密度 —。 V 2 -V 1 《测量物质的密度》方法总结 基本原理：p =m/V 有天平，有量筒（常规方法） 1.固体: 表达式： p m o 器材：石块、天平和砝码、量筒、足够多的水和细线 （1） 先用调好的天平测量出石块的质量 m 0 （2） 在量筒中装入适量的水，读取示数 V 1 （3） 用细线系住石块，将其浸没在水中（密度小于 液体密度的固体可采用针压法或坠物法） ，读取 示数V 2
简易数字显示交流毫伏表(最终定稿)
简易数字显示交流毫伏表 摘要： 本系统由高级模拟器件、CPLD,可实现具有自动量程转换功能地真有效值测量、交流频率测量和标准幅度可控地正弦波输出等功能.测量部分具有高输入阻抗（R ≥2M,C<2.5pF）,宽频带范围（10 HZ-5M HZ）,宽电压范围（1mV-250V）,高精度（有效值≤１％,频率<10-6）地优越性能.可满足多方位地需要. 关键词：静电计频率计高频放大真有效值 1.系统方案选择与论证 1.1设计要求 设计并制作一个简易数字显示地交流毫伏表,示意图如图-1所示. 图-1 简易数字显示交流毫伏表示意图 1.1.1基本要求 （1）电压测量 a、测量电压地频率范围100Hz～500KHz. b、测量电压范围100mV～100V（可分多档量程）. c、要求被测电压数字显示. d、电压测量误差±5%±2个字.
e、输入阻抗≥1MΩ,输入电容≤50pF（本项可不做测试,在电路设计中给予保证） f、具有超量程自动闪烁功能. （2）设计并制作该仪表所需要地直流稳压电源. 1.1.2发挥部分 （1）将测量电压地频率范围扩展为10Hz～1MHz. （2）将测量电压地范围扩展到10mV～200V. （3）交流毫伏表具有自动量程转换功能. （5）其他. 1.2系统基本方案及框图 根据题目要求及适当地发挥,我们地硬件电路主要包括输入信号地有效值测量、输入信号地频率测量.其中前两者构成一个测量系统.测量系统包括：信号调理模块、A/D,D/A模块、信号真有效值转换模块、CPLD频率测试模块、算法控制器模块、键盘显示模块、语音播报及打印模块、电源模块等.图-3所示.为实现各模块地功能,分别作了几种不同地设计方案并进行了论证,我们选取了较好地方案实现. 图-3 测量系统框图
2021年静电计的原理
静电计 欧阳光明（2021.03.07） 知识1: 静电计的构造 验电器的球形金属外壳与带有金属小球的金属杆是绝缘的,金属杆的下端有很薄的金属箔片. 静电计是在验电器的基础上改革而成的.静电计也是主要有相互绝缘的两部分构造而成.除金属外壳外,中间的金属杆下端有一个可转动的指针,指针转动的角度可由固定在外壳上的表盘读出. 如图所示 知识点2:静电计的设计原理 静电计相当于一个电容很小的电容器,当将静电计的金属球,金属外壳辨别与被测电容的两级相连时,静电计就从被测电容上获得电荷达到与被测电容的电压相同,因静电计的电容很小,此过程中引起被测电容上的电荷量的变更可忽略,被测电容两级间的变更也可忽略,即静电计上的电压总是即是被测电容上的电压.则静电计所带的电荷量q=cu正比于被测电压，被测电压越高，静电计所带电荷量越多，静电计指针与金属杆间的静电斥力就越年夜，指针偏角就越年夜。利用指针偏角与被测电压间的关系即可测静电电压。验电器与静电计的设计原理是相同的，即同种电荷相斥。 知识点3：注意事项 （1）使用验电器是判断物体是否带电，验电器在使用前不要带电。（2）验电器与静电计的两金属杆与外壳一定要坚持绝缘
（3）静电计所测的电压不是很准确，但能观察出电容器上电压的变更 静电计的使用： 让静电计与带电的电容器相连，如图，静电计的两部分与电容器的两极板辨别等势，故电容器的两极板间的电压与静电计两部分间的电压相等，由静电计上的读数可知电容器两极板间的电压 例题．在如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板B与一灵 敏静电计相接，极板A接地．下列操纵中可以观察 到静电计指针张角变年夜的是() A．极板A上移 B．极板A右移 C．极板A左移 D．极板间拔出一云母片
电阻的测量方法及原理
一、电阻的测量方法及原理 一、伏安法测电阻 1、电路原理 “伏安法”就是用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I,再根据欧姆定律求出电阻 R= U/I 的测量电阻的一种方法。 电路图如图一所示。 如果电表为理想电表，即 R V =∞，R A =0用图一（甲）和图一（乙） 两种接法测出的电阻相等。但实际测量中所用电表并非理想电表，电压表的阻并非趋近于无穷大、电流表也有阻，因此实验测量出的电阻值与真实值不同，存在误差。如何分析其误差并选用合适的电路进行测量呢？ 若将图一（甲）所示电路称电流表外接法，（乙）所示电路为电流表接法，则“伏安法”测电阻的误差分析和电路选择方法可总结为四个字：“大小外”。 2、误差分析 （1）、电流表外接法 由于电表为非理想电表，考虑电表的阻，等效电路如图二所示，电压表的测量值 U 为ab间电压，电流表的测量值为干路电流，是流过待测电阻的电流与流过电压表的电流之和，故：R测= U/I = Rab = (Rv∥R)= (Rv×R)/(Rv+R) < R(电阻的真实值) 可以看出，此时 R测的系统误差主要来源于 Rv 的分流作用，其相对误差为δ外= ΔR/R = (R-R测)/R = R/(Rv+R) （ 2）、电流表接法 其等效电路如图三所示，电流表的测量值为流过待测电阻和电流表的电流，电压表的测量值为待测电阻两端的电压与电流表两端的电压之和，故：R测 = U/I = RA+R > R 此时R测的系统误差主要来源于RA的分压作用，其相对误差为: δ = ΔR/R = (R测-R)/R = RA/R 综上所述，当采用电流表接法时，测量值大于真实值，即"大"；当采用电流表外接法时，测量值小于真实值，即“小外”。 3、电路的选择 （一）比值比较法 1、“大”：当 R >> RA 时，，选择电流表接法测量，误差更小。 “小外”：当 R << Rv 时，，选择电流表外接法测量，误差更小。
测电阻的几种方法总结
V A 图1 R X0 I I X I V U A Ｖ R X0 图２ I A I X0 I U U A U X0 电阻测量 一、伏——安法 伏安法是用一个电压表V和一个电流表A来测量电阻，其测量 原理：R X= U I 。实际测量中有电流表外接法和电流表 内接法两种电路。 设电压表V内阻为R V，电流表A内阻为R A，待测电阻 真实值为R X0，测量值为R X，通过R X0的电流为I。 测量时，电压表V的示数为U，电流表A的 示数为I。 1、电流表外接法：小外偏小 2、电流表内接法：大内偏大 3、伏安法测电阻的电路的改进 如图3、图4的两个测电阻的电路能够消除电表的内阻带来的误差， 为什么？怎样测量？ 二、测电阻的几种特殊方法 1.只用电压表，不用电流表 图3 图4
图6 方法一：伏——伏法----是用两个电压表（其中一个内阻已知，另 一个内阻未知）测量电压表的内阻。 测量电路如图5所示。 电路满足：R V1》R ，R V2》R 。 设电压表V 1内阻R V1未知，电压表V 2内阻 R V2已知；电压表V 1示数为U 1，电压表V 2示数 为U 2。由图5可得： R V1= 11V U I R V2=22 V U I 通过电压表V 1、V 2的电流为I V1=I V2 由以上三式得：R V1= 1 2 U U R V2 方法二：伏——伏——R 法(变式：伏——伏——R X 法) 伏——伏——R 法是用两个电压表（内阻均未知）和一个定值电阻R 0测量电压表的未知内阻。 测量电路如图6所示。 电路满足：R V1》R ，R V2》R ，R 0》R 。 设电压表V 1示数为U 1，电压表V 2示数为U 2，电压表V 2的量程电压大于 电压表V 1的量程电压。实验测量电压表V 1的内阻R V1。由图6可得： R V1= 1 1V U I R 0=00 R R U I 定值电阻R 0 两端电压：U R0=U 2—U 1 图5
极低偏置电流运算放大器AD549
极低偏置电流运算放大器AD549 1概述 AD549是具有极低输入偏置电流的单片电路静电计型运算放大器。为达到高精度的目的，输入偏置电压和输入偏置电压漂移均通过激光调节。这种极低输入电流性能由ADI公 司专有的topgate工艺技术完成。该技术可以制造与具有极低输入电流的JFET并与双极性 电路隔离的集成运放。输入级具有1015Q的共模阻抗，其输入电流与共模电压无关。 AD549适用于低输入电流和低输入偏置电压的场合。它特别适合用作各种电流输出的传感器，如光电二极管、光电倍增管以及氧气传感器等的前置放大器。该产品也可用作精密 积分器或低衰减采样保持器。AD549的封装与标准FET和静电计运算放大器兼容，因此用 户花少量成本即可对系统升级，提高已有系统的性能。 AD549有TO-99密封封装。金属外壳与8管脚相连，使得金属外壳与同样电压的输入 终端独立连接，达到降低外壳泄漏的目的。 AD549具有四种性能等级。其中J、K和L型号的温度范围是0C到70C。S型号专用于军事，其温度范围：-55 C到125 C。 AD549的输入电流在整个共模输入电压范围内都得到保证，其输入失调电压和漂移由 激光分别调节到0.25mV和5卩V/ C (AD549K ) ; 1mV和20卩V/ C (AD549J )。700卩A的最大静态电 流使输入电流和偏置电压的热效应降到最低。模拟性能包括1MHz的均匀增益带 宽和3V/卩s的压摆率。当输入为10V时，建立时间是5卩s到0.01% 2 AD549的引脚及特性参数 图一所示是AD549的引脚图，表一所示是其特性参数。 I --- V CM THIM hc悬空端 图一AD549引脚图 表一的主要特性
验电器、静电计、电压表的区别
浅谈验电器、静电计和电压表 一、验电器 1、验电器的构造 验电器的球形金属外壳与带有金属小球的金属杆是绝缘的,金属杆的下端有很薄的金属箔片. 2、工作原理：同种电荷相互排斥 电荷量越大、排斥力越大、张角越大 3、验电器的主要用途：检验物体是否带电，比较带电的种类以及所带电荷量的多少等。 二、静电计 1、静电计的构造 静电计是测量电势差的仪器，是验电器的基础上改造而成的.静电计也是主要由相互绝缘的两部分构造而成.除金属外壳外,中间的金属杆下端有一个可转动的指针,指针转动的角度可由固定在外壳上的表盘读出.如图所示 2、工作原理 静电计的设计原理 静电计相当于一个电容很小的电容器, 金属球、金属杆、指针相当于电容器的一个电极，金属外壳相当于另一个电极，它们之间是绝缘的。其电容的大小由金属壳的几何尺寸的大小和金属杆及指针的长短、位置所决定. 工作原理分析如下：将一个已充电，电量为Q的平行板电容器与静电计相连，此时指针和金属杆带正电，外壳内表面将出现负的感应电荷，从而金属杆与外壳间形成电场，指针表面的电荷荷受到电场力的作用，或者说受到来自杆上的同种电荷排斥力及金属盒内的异种电荷的吸引力， C，由指针就要偏转，如果带电量越多，场强越强，则指针的偏角也越大。设静电计的电容为'
''' U Q C =可知：'' 'C Q U =，当'C 不变时，静电计两极间的电势差与其带电量成正比，即'Q 增大，静电计两极板间的电势差也增大，而平行板电容器两板间的电势差与静电计两板间的电势差相等，所以静电计指针偏角的大小就表示了平行板电容器两板间电势差的大小 验电器与静电计的设计原理是相同的，即同种电荷相斥，异种电荷相吸 3、应用：1、定性测量两导体的电势差（或者定性测量某导体的电势）2、可以测量直流电路中的电势差。 4、说明： Ａ 静电计的特点 1、电容小—结构决定 2、电容器两板间电压与静电计两板间电压相等：因电容器的金属电极与静电计的电极之间 电势不相等就会有电势差，电荷就会移动，所以电容器两板间电压与静电计两板间电压相等 3、被测电容器电容可认为电量不变: 因静电计的电容很小, 转移到静电计上的电量很少,可忽略，所以被测电容器两极间的电量近似认为保持不变。 4、静电计的电容值不变:因为静电计指针的偏转角变化对静电计的影响很小，所以指针转动过程中可近似认为静电计的电容值不变 Ｂ 既然静电计本身也是一个电容器，那么把静电计并联在直流电路中电势差不为零的两点时，静电计就会被充电，其指针就应该偏转。但实际上在一般直流电路中，由于电压较小，使静电计所带电荷量很小，指针的偏转角度几乎觉察不出来。 静电计上的刻度一般是以静伏（静电系单位）为单位的，而1静伏=300V 。故一般的 直流电压不能使静电计指针有明显偏转。如果把静电计接在具有几百、几千甚至几万伏电压的直流电路中，静电计指针就会有明显偏转，也就可以用静电计来测量某两点间的电压。例如把静电计接在感应圈的副线圈上，指针偏转角度会忽大忽小，说明感应圈输出的是不稳定的脉动电压。 三、电压表 1、电压表的构造 电压表是测量电压的一种仪器，常用电压表—伏特表符号：V ， 构造：一a 、铁芯、线圈和指针是一个整体；b 、蹄形磁铁内置软铁是为了（和铁芯一起）造就辐向磁场；c 、观察——铁芯转动时螺旋弹簧会形变。
交流电压测量电路的工作原理
交流电压测量电路中的整流装置与交流电流测量电路中的整流装置相似。因而在具有交流电流和交流电压测量功能的万用表中都是共用一套整流器件。交流电压测量中，扩大量程用的倍率器结构与直流电压测量用的倍率器相同(由倍率电阻组成的等比例变值电路被称为倍率器;由于电阻具有时间常数的特性，所以倍率器也具有时间常数的特性)，如图1所示。一般万用表都采用先降压后整流的方式。 图1 交流电压测量原理 a)串阻抽头半波整流式 b)串阻抽头全波整流式 c)独立分挡半波整流式 d)独立分挡全波整流式 测量交流电压时，其工作频率提高时，由于倍率器的时间常数不同和电路的分布电容会使仪表产生附加误差。在有些万用表中，高电压挡采用电容补偿法来扩大频率范围，若当频率增加时，需要仪表读数同时增加，可采用频率影响负补偿电路，如图2a所示;若频率增加时，需要仪表读数减小，可采用频率影响正补偿电路，如图2b所示。
图2 频率影响补偿电路 a)负补偿电路 b)正补偿电路 由于受整流二极管非线性的影响，二极管的非线性电阻与扩大量程用电阻间的差值越大，则表现在刻度上的影响越小;当低电压时，扩大量程电阻值减小，使二极管的非线性电阻影响电路明显，为了补偿这个原因，将交流刻度绘成高压和低压二种，以适应各自的需要。如果要用一条刻度完成零点几伏至数千伏的电压量指示，则必须采用两种电压灵敏度补偿方法。图3就是补偿的一个典型例子，在7.5V、15V 挡时，电压的灵敏度是133Ω/Ⅴ;在75～600Y各挡时，电压的灵敏度是20000/V，这样使一条刻度线完成了0.5～600V的电压测景范围。即低压时采用低灵敏补偿电路;高压时采用高灵敏补偿电路。
电压法LED结温及热阻测试原理分析
电压法LED结温及热阻测试原理分析 发布日期：2010-08-01 来源： 关键字： 近年来,由于功率型LED 光效提高和价格下降使LED 应用于照明领域数量迅猛增长,从各种景观照明、户外照明到普通家庭照明,应用日益广泛。LED 应用于照明除了节能外,长寿命也是其十分重要的优势。目前由于LED 热性能原因,LED 及其灯具不能达到理想的使用寿命;LED 在工作状态时的结温直接关系到其寿命和光效;热阻则直接影响LED 在同等使用条件下 LED 的结温;LED 灯具的导热系统设计是否合理也直接影响灯具的寿命。因此功率型 LED 及其灯具的热性能测试 ,对于 LED 的生产和应用研发都有十分直接的意义。以下将简述LED 及其灯具的主要热性能指标,电压温度系数K、结温和热阻的测试原理、测试设备、测试内容和测试方法,以供LED 研发、生产和应用企业参考。 一、电压法测量 LED 结温的原理 LED 热性能的测试首先要测试 LED 的结温,即工作状态下 LED 的芯片的温度。关于LED 芯片温度的测试,理论上有多种方法,如红外光谱法、波长分析法和电压法等等。目前实际使用的是电压法。1995 年 12 月电子工业联合会/电子工程设计发展联合会议发布的> 标准对于电压法测量半导体结温的原理、方法和要求等都作了详细规范。 电压法测量LED 结温的主要思想是：特定电流下 LED 的正向压降 Vf 与 LED 芯片的温度成线性关系,所以只要测试到两个以上温度点的Vf 值,就可以确定该 LED 电压与温度的关系斜率,即电压温度系数 K 值,单位是 mV/°C 。K 值可由公式K=ㄓVf/ㄓTj 求得。K 值有了,就可以通过测量实时的 Vf 值,计算出芯片的温度(结温)Tj 。为了减小电压测量带来的误差,> 标准规定测量系数 K 时,两个温度点温差应该大于等于50 度。对于用电压法测量结温的仪器有几个基本的要求：A、电压法测量结温的基础是特定的测试电流下的 Vf 测量,而 LED 芯片由于温度变化带来的电压变化是毫伏级的,所以要求测试仪器对电压测量的稳定度必须足够高,连续测量的波动幅度应小于 1mV 。 B、这个测试电流必须足够小,以免在测试过程中引起芯片温度变化;但是太小时会引起电压测量不稳定,有些LED 存在匝流体效应会影响 Vf 测试的稳定性,所以要求测试电流不小于 IV 曲线的拐点位置的电流值。
测量方法总结
1.测量方案的设计及影响测量精度的因素分析 目标： 分析各种测量方案的优缺点及影响测量精度的因素。针对高速高精度主轴的特点，设计一种适当的测量方案对其进测量。 1.1常用的回转误差测量方法及比较 1.1.1打表测量法 打表测量法已经成为目前低精度机床回转误差测量中比较常用的一种方法。测量时将一精密心棒插入机床主轴锥孔，通过在心棒的表面及端面放置千分表来进行测量，如图1.1所示。这种测量方法简单易行，但却会引入锥孔的偏心误差，而且不能反映主轴工转状态下的回转精度，更不能用于高速、高精密的回转精度的测量。 图1.1 主轴回转误差的打表测量法 1—卡盘 2—千分表 3—标准棒 1.1.2单向测量法 主轴的回转误差仅是由在一个方向上安装的传感器取得的，故称单向测量法。由于该方法只能测出在某一方向的主轴的回转误差信号，所以比较适于具有敏感方向的主轴的回转精度的测量，为此这种测量方法又称为敏感方向法。 主轴回转误差对加工精度影响最大的方向，被称为敏感方向。敏感方向是通过加工或测试的瞬间接触点并平行与工件理想加工表面的法线方向，非敏感方向在垂直于敏感方向的直线上。对车床来说，敏感方向是固定的，对于锉床来说，敏感方向是随主轴旋转而旋转的。 1.1.3双向测量法 这种测量方法因主轴的回转误差信号是由两个相互垂直的坐标方向上安装的传感器同时取得的，故称为双坐标测量法。其测量径向误差的典型装置如图1.2所示。在主轴上安装一标准球，在相互垂直的X和Y两个方向上各放置一位移传感器。它们输出的信号分别代表两个方向上回转误差的分量，对这两个信号进行分析就可得到主轴的回转误差。
图1.2 双向测量法示意图 1.1.4三点测量法 三点测量法也是一种较常用的方法，它是在三点测量法测量不圆度的原理基础上发展起来的。三点法同时也是误差分离的方法之一。 1.1.5单点双向测量法 单点双向测量法就是反向测量法，它使用一个传感器分两次在被测标准球呈180°的方向上进行测量，在进行第二次测量时将传感器和标准球同时旋转，对两次的测量数据进行分析处理就可以得到主轴的回转误差。
静电计的原理
静电计 令狐采学 知识1: 静电计的构造 验电器的球形金属外壳与带有金属小球的金属杆是绝缘的,金属杆的下端有很薄的金属箔片. 静电计是在验电器的基础上改革而成的.静电计也是主要有相互绝缘的两部分构造而成.除金属外壳外,中间的金属杆下端有一个可转动的指针,指针转动的角度可由固定在外壳上的表盘读出. 如图所示 知识点2:静电计的设计原理 静电计相当于一个电容很小的电容器,当将静电计的金属球,金属外壳辨别与被测电容的两级相连时,静电计就从被测电容上获得电荷达到与被测电容的电压相同,因静电计的电容很小,此过程中引起被测电容上的电荷量的变更可忽略,被测电容两级间的变更也可忽略,即静电计上的电压总是即是被测电容上的电压.则静电计所带的电荷量q=cu正比于被测电压，被测电压越高，静电计所带电荷量越多，静电计指针与金属杆间的静电斥力就越年夜，指针偏角就越年夜。利用指针偏角与被测电压间的关系即可测静电电压。验电器与静电计的设计原理是相同的，即同种电荷相斥。 知识点3：注意事项 （1）使用验电器是判断物体是否带电，验电器在使用前不要带电。（2）验电器与静电计的两金属杆与外壳一定要坚持绝缘
（3）静电计所测的电压不是很准确，但能观察出电容器上电压的变更 静电计的使用： 让静电计与带电的电容器相连，如图，静电计的两部分与电容器的两极板辨别等势，故电容器的两极板间的电压与静电计两部分间的电压相等，由静电计上的读数可知电容器两极板间的电压 例题．在如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板B与一 灵敏静电计相接，极板A接地．下列操纵中可以观 察到静电计指针张角变年夜的是( ) A．极板A上移 B．极板A右移 C．极板A左移 D．极板间拔出一云母片
高电压测量方法概述
高电压测量方法概述 球隙法测量高电压是试验室比较常用的方法之一。空气在一定电场强度下，才能发生碰撞游离。均匀电场下空气间隙的放电电压与间隙距离具有一定的关系。可以利用间隙放电来测量电压，但绝对的均匀电场是不易做到的，只能做到接近于均匀电场。测量球隙是由一对相同直径的金属球所构成。加压时，球隙间形成稍不均匀电场。当其余条件相同时，球间隙在大气中的击穿电压决定于球间隙的距离。对一定球径，间隙中的电场随距离的增长而越来越不均匀。被测电压越高、间隙距离越大。要求球径也越大。这样才能保持稍不均匀电场。球隙法测量接线如图1所示。 测量球隙作为一种高电压测量方法的优缺点进行比较。其优点是：可以测量稳态高电压和冲击电压的幅值，是直接测量超高压的重要设备。结构简单，容易自制或购买，不易损坏。有一定的准确度，测量交流及冲击电压时准确度在3％以内。球隙法测量的缺点是：测量时必须放电放电时将破坏稳定状态可能引起过电压。气体放电有统计性。数据分散，必须取多次放电数据的平均值，为防止游离气体的影响，每次放电间隔不得过小。且升压过程中的升压速度应较缓慢，使低压表计在球隙放电瞬间能准确读数，测量较费时间。实际使用中，测量稳态电压要作校订曲线，测量冲击电压要用50％放电电压法。手续都较麻烦。被测电压越高，球径越大，目前已有用到直径为±3m的铜球，不仅本身越来越笨重，而且影响建筑尺寸。 静电压表法测量原理是加电压于两电极，由于两电极上分别充上异性电荷，电极就会受到静电机械力的作用，测量此静电力的大小或是由静电力产生的某一极板的偏移(或是偏转)就能够反映所加电荷的大小。 静电电压表有两种类型，一种是绝对静电电压表，另一种是非绝对的静电电压表，由于绝对静电电压表结构和应用都非常复杂。在工程上应用较多的还是构造相对简单的非绝对静电电压表，其测量不确定度为1％～3％。量程可达1000kV。此种测量表测量时可动电极有位移。可动电极移动时，张丝所产生的扭矩或是弹簧的弹力产生了反力矩，当反力矩和静电场的力矩相平衡时，可动电极的位移达到一个稳定值。与可动电极相连接在一起的指针或反射光线的小镜子就指出了被测电压的数值。静电电压表从电路中吸取的功率相当小，当测量交流电压时，表计通过的电容电流的多少决定于被测电压频率的高低以及仪器本身电容的大小，由于仪表的电容一般仅有几皮法到几十皮法，所以吸取的功率十分的微小，因此静电电压表的内阻抗极大。通常还可以把它接到分压器上来扩大其电压量程，目前国内已生产有250～500kV的静电电压表。