濃度分佈

[拼音]:jianliuji

[英文]:galvanometer

檢測微弱電量用的高靈敏度的機械式指示電錶,用於電橋、電位差計中作為指零儀表,也可用於測微弱電流、電壓以及電荷等。主要有磁電系檢流計、光電放大式檢流計、衝擊檢流計、振動檢流計和振子等。

磁電系檢流計

其結構(圖1)

和工作原理與磁電系電錶基本相同。作為檢流計,要求有較高的靈敏度,主要是電壓靈敏度和電流靈敏度。為提高電流靈敏度,通常要增加轉動力矩,例如加強磁場和增加動圈匝數。但限於氣隙尺寸,須用很細的導線繞制動圈,因此電流靈敏度高的檢流計的動圈電阻(內阻)較高。此外,要降低反抗力矩,可採用力矩很弱的拉絲(或懸絲)將動圈安置在永久磁鐵的氣隙中。為此,檢流計使用時要保持水平位置。檢流計動圈沒有金屬框架,阻尼力矩由動圈本身提供,動圈在氣隙磁場中運動時,切割磁通而產生電動勢,此電動勢引起的流過動圈和外電路的電流,在檢流計中又與磁場作用產生阻尼力矩。因此,外電路的結構要影響檢流計阻尼的強弱。若使檢流計指示迅速達到穩定,應令其工作在稍欠阻尼狀態。磁電系檢流計是很精細的電錶,不使用時,須將兩端短路,這時阻尼最強,可保護檢流計可動部分少受損害。

檢流計刻度盤上的刻度分格是均勻的,零點標在度盤中心。動圈左右偏轉,都可讀數。刻度上雖然標有數值,只是表示分格數;用於測電流、電壓時,要另行標定刻度分格所代表的準確數值。

磁電系檢流計的電流靈敏度以電流常數(電流靈敏度與電流常數互為倒數)表示,可達10-9安/分格或更高,內阻達幾千歐。用檢流計測微弱電壓時,要求有較高的電壓靈敏度。因檢流計測量的基本量是電流,如要求在一定的被測電壓下能有較大的電流通過檢流計,則希望檢流計有較低內阻,但此時電流的靈敏度降低。因此,電壓靈敏度高的檢流計,其電流靈敏度要低些(例如10-7安/分格)。

為使用方便,可將磁電系檢流計做成行動式,動圈用張絲拉緊,並採用光線多次反射以提高靈敏度。

光電放大式檢流計

將光電放大器與兩個磁電系檢流計結合在一起即構成圖2所示的光電放大式檢流計。

初級檢流計接在被測迴路中,它的小鏡將光線反射到差分光電池上。兩光電池的輸出電流之差流入次級檢流計G2。如此可獲得較強的訊號。為使檢流計工作穩定,通常採用負反饋線路。

衝擊檢流計

測短暫脈衝電流所含電荷量的磁電系檢流計。其可動部分具有較大慣量。為保證測量準確度,理論上要求在短暫脈衝電流通過檢流計時,可動部分應靜止不動;短暫脈衝消失後,可動部分或單方向,或以刻度零點為中心作衰減擺動。不論哪種情況,取最大偏轉或擺動的第一次最大值αm來表示電荷量Q的大小,即αm=SqQ,Sq是衝擊檢流計的衝擊靈敏度。可通過接入光電放大器來提高衝擊檢流計的Sq。普通磁電系檢流計也可用以測電荷量,但其可動部分的慣量不夠大,會產生測量誤差。

振子

可動部分的質量和慣量都很小的磁電系檢流計測量機構。由張絲支承的可動部分裝在圓柱形框架中,並罩以外套管,內充矽油,以實現阻尼作用。外套管上有一透鏡視窗,光線通過它聚焦到可動部分的反射小鏡上。振子能跟隨快速變化量動作,可反映10000赫以下交變數的變化情況。主要用於光線示波器中。

振動檢流計

一種動磁鐵式檢流計(圖3)。

可動部分由小塊永久磁鐵和小鏡構成,其上下被張絲拉緊。小磁鐵處於用疊片組成的磁極間,磁極上繞有線圈,被檢測電流i通入此線圈後,由於可動部分的質量和慣性都較小,因此,可動部分可跟隨電流i引起的交變磁場的瞬時值的變化動作。小鏡左右擺動,光線被小鏡反射後,在標尺上形成光帶。i為零時,小鏡不動,光帶縮成一條線。

為使振動檢流計的靈敏度達到最高,其可動部分的機械振動頻率應與外加電流頻率產生諧振。為此設定了另一套為調諧用的永磁系統,它包括磁軛和一可旋動的永久磁鐵。旋動永久磁鐵可改變調諧系統磁軛的磁極強度,即可改變與可動部分小磁鐵間的吸力。這等效於調整了可動部分中張絲的拉力,因此改變了可動部分的機械諧振頻率。這種檢流計主要用於工頻,作指零儀表。