實(shí)驗(yàn)5 雙口網(wǎng)絡(luò)測(cè)試

2023年12月30日發(fā)(作者：國(guó)史大綱)

實(shí)驗(yàn)五 雙口網(wǎng)絡(luò)測(cè)試

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?

1. 加深理解雙口網(wǎng)絡(luò)的基本理論。

2. 掌握直流雙口網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)的測(cè)量技術(shù)。

二、原理說(shuō)明

對(duì)于任何一個(gè)線性網(wǎng)絡(luò)，我們所關(guān)心的往往只是輸入端口和輸出端口的電壓和電流之間的相互關(guān)系，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法求取一個(gè)極其簡(jiǎn)單的等值雙口電路來(lái)替代原網(wǎng)絡(luò)，此即為“黑盒理論”的基本內(nèi)容。

1. 一個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)兩端口的電壓和電流四個(gè)變量之間的關(guān)系， 可以用多種形式的參數(shù)方程來(lái)表示。本實(shí)驗(yàn)采用輸出口的電壓U2 和電流I2 作為自變量，以輸入口的電壓U1 和電流I1 作為應(yīng)變量，所得的方程稱(chēng)為雙口網(wǎng)絡(luò)的傳輸方程，如圖6-1 所示的無(wú)源線性雙口網(wǎng)絡(luò)（又稱(chēng)為四端網(wǎng)絡(luò)）的傳輸方程為：式中的A、B、C、D 為雙口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)，其值完全決定于網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及各支路元件的參數(shù)值。這四個(gè)參數(shù)表征了該雙口網(wǎng)絡(luò)的基本特性，它們的含義是：

圖6-1無(wú)源線性雙口網(wǎng)絡(luò)

U10U20I1sI2s A=(I2=0,既輸出口開(kāi)路時(shí)); B=(U2=0,既輸出口短路時(shí));

C=I10U20(I2=0,既輸出口開(kāi)路時(shí)); D=I1SI2S(U2=0,既輸出口短路時(shí));

由上可知，只要在網(wǎng)絡(luò)的輸入口加上電壓，在兩個(gè)端口同時(shí)測(cè)量其電壓和電流，即可求出A、B、C、D 四個(gè)參數(shù)，此即為雙端口同時(shí)測(cè)量法。

2. 若要測(cè)量一條遠(yuǎn)距離輸電線構(gòu)成的雙口網(wǎng)絡(luò)， 采用同時(shí)測(cè)量法就很不方便。這時(shí)可采用分別測(cè)量法，即先在輸入口加電壓，而將輸出口開(kāi)路和短路，在輸入口測(cè)量電壓和電流，由傳輸方程可得：

R10=U10A= (令I(lǐng)2?0,既輸出口開(kāi)路時(shí) ) ；

I10C1 / 4

R1S=U1SB? (令U2?0,既輸出口短路時(shí))

I1SD然后在輸出口加電壓, ，而將輸出口開(kāi)路和短路，在輸出口測(cè)量電壓和電流，此時(shí)可得:

R20?U20D? (令I(lǐng)1?0,既輸出口開(kāi)路時(shí) ) ；

I20C

R2S?U2SB? (令U1?0,既輸出口短路時(shí));

I2SAR10,R1S,R20,R2S 分別表示一個(gè)端口開(kāi)路和短路時(shí)另一端口的等效輸入電阻,這四個(gè)參數(shù)中的有三個(gè)是獨(dú)立的( 因?yàn)椋?

R10RA?1S?) 既 AD-BC=1, 至此,可求出四個(gè)傳輸參數(shù),

R20R2SDA?R10A；D?R20C. ,

B?R2SA；C?R10(R20?R2S)* 3. 雙口網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)后的等效雙口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)，亦可采用前述的方法之一求得，從理論推導(dǎo)得兩雙口網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)后的傳輸參數(shù)，與每一個(gè)參加級(jí)聯(lián)的雙口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)之間有如下的關(guān)系:

A?A1A2?B1C2；

B?A1B2?B1D2；

C?C1A2?D1C2；

D?C1B2?D1D2

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備:

電路原理實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái); 數(shù)字萬(wàn)用表一個(gè); 直流數(shù)字毫安表一臺(tái);實(shí)驗(yàn)插接線若干.

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

雙口網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)線路如圖6-2所示，將直流電壓調(diào)到10V，作為雙口網(wǎng)絡(luò)的輸入。

圖6-2 雙口網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)線路

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1、按同時(shí)測(cè)量法，分別測(cè)定兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)雙口的傳輸參數(shù)，A1 、B1

C1、

D1 和

A2 、B2、

C2、D2 并列出他們的傳輸方程。

雙口網(wǎng)絡(luò)Ⅰ

輸出端開(kāi)路

測(cè) 量 值 計(jì) 算 值

I12?0

U110(V)

U120(V)

I110(mA)

A1

B1

輸出端短路

U11S(V)

U12S(V)

測(cè) 量 值

I11S(mA)

C1

D1

U12?0

雙口網(wǎng)絡(luò)Ⅱ

輸出端開(kāi)路

計(jì) 算 值

I22?0

U210(V)

U220(V)

I210(mA)

A2

B2

輸出端短路

U21S(V)

I22S(V)

I22S(mA)

C2

D2

U22?0

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2. 將兩個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)及聯(lián)后,用兩端口分別測(cè)量及聯(lián)后等效雙口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)A、B、C、D，并驗(yàn)證等效雙口網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)與級(jí)聯(lián)的兩個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)的關(guān)系。

輸出端開(kāi)路I2?0 輸出端短路U2?0

計(jì)算傳輸參數(shù):

U10(V)

I10(mA)

R10(K?)

U1S(V)

I1S(mA)

R1S(K?)

A=

B=

輸入端開(kāi)路I1?0 輸入端短路U1?0

C=

U20(V)

I20(mA)

R20(K?)

U2S(V)

I2S(mA)

R2S(K?)

D=

五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1. 用電流插頭插座測(cè)量電流時(shí)， 要注意判別電流表的極性及選取適合的量程（根據(jù)所給的電路參數(shù)，估算電流表量程）。

2. 計(jì)算傳輸參數(shù)時(shí), I、U 均取其正值。

六、預(yù)習(xí)思考題

1. 試述雙口網(wǎng)絡(luò)同時(shí)測(cè)量法與分別測(cè)量法的測(cè)量步驟， 優(yōu)缺點(diǎn)及其適用情況。

2. 本實(shí)驗(yàn)方法可否用于交流雙口網(wǎng)絡(luò)的測(cè)定？

七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1. 完成對(duì)數(shù)據(jù)表格的測(cè)量和計(jì)算任務(wù)。

2. 列寫(xiě)參數(shù)方程。

3. 驗(yàn)證級(jí)聯(lián)后等效雙口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)與級(jí)聯(lián)的兩個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)之間的關(guān)系。

4. 總結(jié)、歸納雙口網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試技術(shù)。

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