检流计

  Aaron ·  2010-08-06 23:58  ·  44300 次点击
检流计(galvanometer)
检测微弱电量用的高灵敏度的机械式指示电表,用于电桥、电位差计中作为指零仪表,也可用于测微弱电流、电压以及电荷等。主要有磁电系检流计、光电放大式检流计、冲击检流计、振动检流计和振子等。
磁电系检流计其结构(图1)data/attachment/portal/201111/06/153323vzx7yhrcfyrhtgty.jpg和工作原理与磁电系电表基本相同。作为检流计,要求有较高的灵敏度,主要是电压灵敏度和电流灵敏度。为提高电流灵敏度,通常要增加转动力矩,例如加强磁场和增加动圈匝数。但限于气隙尺寸,须用很细的导线绕制动圈,因此电流灵敏度高的检流计的动圈电阻(内阻)较高。此外,要降低反抗力矩,可采用力矩很弱的拉丝(或悬丝)将动圈安置在永久磁铁的气隙中。为此,检流计使用时要保持水平位置。检流计动圈没有金属框架,阻尼力矩由动圈本身提供,动圈在气隙磁场中运动时,切割磁通而产生电动势,此电动势引起的流过动圈和外电路的电流,在检流计中又与磁场作用产生阻尼力矩。因此,外电路的结构要影响检流计阻尼的强弱。若使检流计指示迅速达到稳定,应令其工作在稍欠阻尼状态。磁电系检流计是很精细的电表,不使用时,须将两端短路,这时阻尼最强,可保护检流计可动部分少受损害。
检流计刻度盘上的刻度分格是均匀的,零点标在度盘中心。动圈左右偏转,都可读数。刻度上虽然标有数值,只是表示分格数;用于测电流、电压时,要另行标定刻度分格所代表的准确数值。
磁电系检流计的电流灵敏度以电流常数(电流灵敏度与电流常数互为倒数)表示,可达10-9安/分格或更高,内阻达几千欧。用检流计测微弱电压时,要求有较高的电压灵敏度。因检流计测量的基本量是电流,如要求在一定的被测电压下能有较大的电流通过检流计,则希望检流计有较低内阻,但此时电流的灵敏度降低。因此,电压灵敏度高的检流计,其电流灵敏度要低些(例如10-7安/分格)。
为使用方便,可将磁电系检流计做成便携式,动圈用张丝拉紧,并采用光线多次反射以提高灵敏度。
光电放大式检流计将光电放大器与两个磁电系检流计结合在一起即构成图2所示的光电放大式检流计。data/attachment/portal/201111/06/153323j7c7wwwpwpb8w6mp.jpg初级检流计接在被测回路中,它的小镜将光线反射到差分光电池上。两光电池的输出电流之差流入次级检流计G2。如此可获得较强的信号。为使检流计工作稳定,通常采用负反馈线路。
冲击检流计测短暂脉冲电流所含电荷量的磁电系检流计。其可动部分具有较大惯量。为保证测量准确度,理论上要求在短暂脉冲电流通过检流计时,可动部分应静止不动;短暂脉冲消失后,可动部分或单方向,或以刻度零点为中心作衰减摆动。不论哪种情况,取最大偏转或摆动的第一次最大值αm来表示电荷量Q的大小,即αm=SqQ,Sq是冲击检流计的冲击灵敏度。可通过接入光电放大器来提高冲击检流计的Sq。普通磁电系检流计也可用以测电荷量,但其可动部分的惯量不够大,会产生测量误差。
振子可动部分的质量和惯量都很小的磁电系检流计测量机构。由张丝支承的可动部分装在圆柱形框架中,并罩以外套管,内充硅油,以实现阻尼作用。外套管上有一透镜窗口,光线通过它聚焦到可动部分的反射小镜上。振子能跟随快速变化量动作,可反映10000赫以下交变量的变化情况。主要用于光线示波器中。
振动检流计一种动磁铁式检流计(图3)。data/attachment/portal/201111/06/1533237jjt7ozgtgjg8t9t.jpg可动部分由小块永久磁铁和小镜构成,其上下被张丝拉紧。小磁铁处于用叠片组成的磁极间,磁极上绕有线圈,被检测电流i通入此线圈后,由于可动部分的质量和惯性都较小,因此,可动部分可跟随电流i引起的交变磁场的瞬时值的变化动作。小镜左右摆动,光线被小镜反射后,在标尺上形成光带。i为零时,小镜不动,光带缩成一条线。
为使振动检流计的灵敏度达到最高,其可动部分的机械振动频率应与外加电流频率产生谐振。为此设置了另一套为调谐用的永磁系统,它包括磁轭和一可旋动的永久磁铁。旋动永久磁铁可改变调谐系统磁轭的磁极强度,即可改变与可动部分小磁铁间的吸力。这等效于调整了可动部分中张丝的拉力,因此改变了可动部分的机械谐振频率。这种检流计主要用于工频,作指零仪表。

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