RLC串联谐振教学实验的研究

ＲＬＣ串联谐振教学实验的研究陆申龙，曹正东（复旦大学上海２００４３３）（同济大学上海２０００９２）在物理实验教材中，ＲＬＣ串联谐振实验的教学重点是通过做ＲＬＣ串联谐振实验，使学生学习该谐振电路的电流随频率变化的特性，并掌握测量电路谐振曲线的方法．由谐...     

用实验室常用电表测量电感线圈和直流电阻箱的交流损耗电阻

1引言在RIAf串联iff振实验中，由于电感线圈和直流电阻箱（因高频电阻箱价格高、取材困难，众多教科书上往往以直流电阻箱取代）所引起的交流损耗电阻的影响，使Q的计算值总是大于它的测量值，如何克服交流损耗电阻所带来的不可忽略的影响，已有许多文献介绍了他们的尝试．以厂是我们对这些问题的看法和探讨；其一，“替代法””‘是在电路谐振时，用一个直流电阻箱替代原谐振电路，选择某一阻值，使电阻箱端电压恢复到原电路谐振状态时的数值，则电阻箱示值即为电路总损耗电阻．实验中我们发现，受电表灵敏度的限制，在替代过程中有数欧…     

RL与C并联谐振电路品质因数精确值的计算

在谐振电路中,品质因数是一个重要的参数.一般教材对RLC串联谐振电路和RLC并联谐振电路的品质因数讨论较多,品质因数一般定义为电压或电流之间的比值.对实际应用中较为常见的电感线圈和电容并联谐振电路,即RL与C并联谐振电路的品质因数的讨论较少.本文根据谐振电路储能与耗能所定义的品质因数,计算了实际中常用的电感线圈和电容并...     

RLC串联谐振电路实验的相关问题探讨

通过理论分析了串联谐振电路的谐振原理,探讨了RLC串联电路的谐振特性,包括谐振频率、谐振电压和品质因数.由于电感阻抗的存在对电路谐振特性造成了一定的影响,在实验中发现,谐振特性曲线比理论曲线更平坦,测量的品质因数Q值比理论值偏小.     

重频条件下电容器充电电源谐振电路的稳定

重频条件下电容器充电电源谐振电路由于谐振电容剩余电压的存在从而产生异常振荡,进而引发开关过流导致电源故障。针对这一问题,在分析谐振电路工作原理基础上,提出了在每个充电周期结束后,通过控制电源自身的部分开关导通,从而释放谐振电容剩余电压的解决方法,不仅可以让谐振电路趋于稳定,还避免了添加泄放电路的缺点,其控制方法也简单通用。对800 V/6 A的充电电源进行了电路仿真和实验验证,仿真和实验结果均表明,本文提出的方法可以在充电周期结束后将谐振电容上的剩余电压迅速归零,谐振电流也趋于稳定,有效抑制了谐振电路的异常振荡,从而验证了方法的有效性和实用性。     

探究如何利用谐振电路准确测量电容和电感

当正弦波信号源的输出达到某一频率时,RLC电路的电流达到最大值,即产生谐振现象.目前大多数实验主要是通过描绘RLC串并联电路的相频特性、幅频特性曲线来研究RLC电路的谐振现象,进一步测定谐振曲线、电路品质因数Q值等.那么,能不能利用RLC电路的谐振特性反过来测量电路中的电容和电感呢?为此,本文首先通过谐振电路理论推导得出测量电容及电感的实验原理,然后进行大量的实验探究和数据分析,得出了准确测量电容和电感的条件.     

用数字毫伏表测量RLC串联电路相频特性

在论述RLC串联谐振电路和并联谐振电路原理的基础上,提出用数字毫伏表测量RLC串联谐振电路相频特性曲线的方法,并将测量结果与传统示波器测量方法比较,分析误差产生的原因是由于电感器交流内阻的影响所致。     

RLC电路谐振过程的矢量分析

相量法是分析正弦交流电路问题的重要方法之一。它的特点是数学模型简单、直观,可操作性强。根据三种RLC电路的幅频特性曲线,画出了相应的谐振过程相量图,有助于学生巩固相量的概念,使学生直观理解各种RLC电路的谐振过程。     

RLC串联谐振电路的研究

RLC串联谐振电路是大学物理电磁学的一个重要内容,按着书上的内容去做会感到疑惑,品质因素的实测值与理论值相比总是偏小;谐振曲线也不对称,谐振时电感上的压降略大于电容上的压降等问题.文中从理论的角度分析产生的原因,对实验数据进行修正,发现修正后的理论结果与实验测量数据吻合得较好.     

直流供电零电流变换串联谐振激光电源

设计了一款采用串联谐振全桥逆变电路结构的灯泵浦激光电源.在对电源信号发生电路、隔离驱动电路和逆变谐振电路等模块进行分析和设计的基础上,设计了一款重频达5 Hz,最高重频达10 Hz的灯泵激光器驱动电源.该电源不但满足5 Hz灯泵激光器的技术要求,而且具有尺寸小、充电效率高和结构简单等优点.     

示波谐振法测电容的研究

示波谐振法测量电容就是用示波器观察RLC串联电路的谐振现象来确定待测电容的值,是测量电容的一种简便方法.理论和实验研究表明,测量灵敏度对测量结果影响较大,电路中标准电感L和标准电阻R的取值对电路灵敏度有较大影响,而电路灵敏度引入的测量不确定度,对测量结果总不确定度影响较大.当L和R的取值使Q≥3时,电路灵敏度已足够高,一般已满足测量的要求.     

电谐振演示实验的改进

在过去的教学中,关于电谐振的演示,我是按照高三课本图149的装置进行的,只是把第二个电路来顿瓶金属棍上所贴的狭小锡条,换成了氖灯,这种装置的演示效果虽然好,可是,只能说明:利用改变振蕩电路的自感方法,可以使它的固有频率跟另一振蕩电路的相同,从而发生电谐振现象,至于用改变电容的方法,     

测量RLC串联电路谐振频率的几种方法

RLC串联谐振电路对信号频率具有选择性被广泛应用于电子线路中,而在电力系统中则要尽量避免发生谐振,因为谐振会使电感和电容上的电压降高于电源电压Q倍,过高的电压会损坏用电设备,危及人身安全.     

采用单开关谐振电路的脉冲电源设计

谐振电路可以实现软开关,减小开关损耗,而广泛应用于电力电子领域。谐振电路工作在特定模式下可以产生脉冲形式电压,相较于其他脉冲发生器拓扑具有开关数量少、低开关损耗和低电磁干扰(EMI)的优点。谐振电路通常需要半桥或全桥转换器产生一个方波激励,本文提出了一种结合脉冲变压器和单开关谐振电路的脉冲电路,主电路只需使用一个半导体开关,便可通过谐振电路和脉冲变压器在副边得到高压脉冲,且可以实现零电流关断(ZCS)。对电路的工作过程进行了理论分析,并搭建了样机进行了带载实验。试验结果表明,在介质阻挡放电(DBD)负载上实现了频率为10~20 kHz、幅值为5~10 kV的正弦脉冲电压。该电路结构简单,成本低,安全可靠。     

基于最小电压法的超声换能器谐振频率自动跟踪*

首先分析了最大电流法跟踪超声换能器谐振频率的原理及应用范围。研究了基于由串联电感和并联电容匹配电路下,不同频率时换能器两端电压电流的变化规律。研究表明在串联电感和并联电容匹配电路下发生谐振时,换能器两端的电压最小而电流并非最大。由此形成了采用最小电压法跟踪谐振频率的自动跟踪策略,并给出了该方法的具体实施步骤。论文研究结果为换能器谐振频率的自动跟踪方法提供了新的选择。     

用研讨教学法进行RLC串联谐振实验教学

由于电阻器、电感器和电容器并非理想的电路元件,如果实验方法不当将造成较大的系统误差,使学生对RLC谐振理论与实验产生难解之惑。采用“研讨教学法”,引领学生分析讨论RLC串联实验电路的谐振原理,确定减小系统误差的实验方法,使学生更好地通过实验研究RLC串联谐振特性,并探讨实验中电感和电容的特性,培养学生分析解决实际问题的能力,并领悟RLC串联谐振实验的物理思想。     

基于谐振电路的固态Marx发生器的顶降补偿

在诸如粒子加速器等应用中,要求高压脉冲的电压、电流顶降尽可能低。减小顶降的常用方法是增加储能电容器的容量,但代价是系统的能效较低、体积较大、功率较高。另一种方法是插入一些特殊级来补偿电压顶降。在固态Marx发生器中,当谐振电感和补偿开关串联起来与普通级中的主电容并联时,就得到了补偿级。本文在16级单极性固态Marx发生器中加入了四个基于谐振电路的补偿级,以补偿不同负载、不同脉宽下的电压顶降。在放电过程中,将正弦电压的近线性部分加到负载上作为补偿,实现了几乎无电压顶降的矩形脉冲。不同的补偿级数可以对电压顶降进行不同程度的补偿,补偿效果也是可调的。此外,只要关断谐振管,这些补偿级也可以作为固态Marx发生器中的普通级工作,从而加以利用。由于谐振补偿级中的电容也与Marx电路中的电容并联充电,因此不需要辅助电源充电。实验结果表明,在400 Ω和5 kΩ阻性负载上,2.5 kV和10.5 kV脉冲的电压顶降分别都能得到理想的补偿。为了获得更好的补偿效果,脉冲宽度应小于正弦电压的近线性部分的长度。     

半球谐振陀螺驱动电路仿真及实验研究

半球谐振陀螺具有结构简单、抗辐射与冲击、寿命长、可靠性高等优点,其中驱动电路是获取高精度陀螺信号的关键。对影响半球谐振陀螺性能指标的单元电路展开了研究及优化设计,基于微弱信号处理、滤波等技术研究了提高检测电压稳定的方法。采用Tina-TI软件对设计电路的性能进行了仿真,实现了增益40 dB、噪声4.81μV/(Hz)^1/2的整体电路设计。搭建陀螺样机测试了电路,根据实验结果给出了HRG不同叠加激励信号的作用下其输出信号的演变趋势。结果表明：随着直流、交流电压的增加,均会增大半球谐振陀螺输出信号的幅值;当激励信号电压不变时,交流信号的频率改变也会影响半球谐振陀螺输出信号的幅值。因此,研究半球谐振陀螺的激励信号对输出信号的影响,为设计半球谐振陀螺的驱动电路提供了参考。     

RLC串联谐振电路的幅频特性研究

基于RLC串联谐振电路的原教学方案,引入新设计的组合开关,提出新的教学方案,对串联谐振电路的幅频特性研究相关实验教学内容进行了适当扩充,较为全面地展示了串联谐振电路的幅频特性,实现了教学方案的分层设计.在多途径精准确定谐振频率的基础上,实现了回路主要参量的测定,简化了实验操作步骤.     

RLC串联谐振电路实验方法改进探究

针对传统实验方法存在操作繁琐、谐振点附近电压变化缓慢等问题,提出了改进实验测量的方法,通过测量电容电感两端合电压与信号源输出电压的比值随频率变化曲线来测定谐振频率。与传统实验方法对比表明,该实验方法不仅能达到与传统实验方法相同的实验结果,而且能改进实验操作,并加深学生从不同角度对电路谐振特性的理解。为RLC串联电路谐振频率的测量提供了新的思路和切实可行的实验方案。