冲击检流计

电子设备

‌冲击检流计‌是一种根据可动部分摆动幅值确定被测电量的检流计。它主要用于测量短时间内通过的脉冲电流所迁移的电量，以及与电量有关的其他物理量，如磁感应强度。冲击检流计的基本原理是：当脉冲电量或瞬时电动势通过可动部分时，其每次摆动幅值用于确定被测量的电量‌。

注意事项

检流计使用时在“直接”档进行调零和测量，实验完毕后放回“短路”档。

检流计在实验过程中要避免受震动。

在调节Rkp过程中要注意对检流计的保护以防进入检流计电流过大。

原理

检流计是磁电式仪表，它是根据载流线圈在磁场中受到力矩而偏转的原理制成的。普通电表中线圈是安放在轴承上，用弹簧游丝来维持平衡，用指针来指示偏转。由于轴承有摩擦，被测电流不能太弱。检流计使用极细的金属悬丝代替轴承悬挂在磁场中，由于悬丝细而长，反抗力矩很小，所以有很弱的电流通过线圈就足以使它产生显著的偏转。因而检流计比一般的电流表灵敏的多，可以测量微电流（10-7~10-10A）或者微电压（10-3~10-6V），如光电流、生理电流、温差电动势等。首次记录神经动作电位，就是用此类仪器实现的。

检流计的另一种用途是平衡指零，即根据流过检流计的电流是否为零来判断电路是否平衡，它被广泛使用在直流电桥和电位差计中。

结构

以光点式检流计为例，检流计由三部分组成：(1)磁场部分：由永久磁铁(N,S)产生磁场，圆柱形软铁心(J)使气隙中磁场呈均匀辐射状。(2)偏转部分：能在气隙中转动的矩形线圈C及从上下拉紧线圈的金属张丝E,只要有很小的力矩作用，就能使线圈偏转。(3)读数部分：小镜M固定在动圈上，它把光源射进来的光束反射到标尺上形成一个光标，当电流流过动圈时，动圈受力偏转而带动小镜M转过角，因而反射光束偏转的角度为,光标在标尺上移动的距离n=L*α，L为小镜到标尺的距离。

运动状态

按阻尼的大小不同,有不同的运动状态：

（1）无阻尼状态

当β=0,即外电路开路(R→∞)和无空气阻尼(D=O)时,动圈为无阻尼状态,以平衡位置为中心做等幅振动；

（2）实际运动状态

实际上阻尼总是存在的,当R≠∞,D≠0时有三种运动状态：

（1）欠阻尼状态:此时外电阻R较大，β＜ω,动圈以平衡位置为中心作衰减振动，并且逐渐趋紧于平衡位置。

（2）临界阻尼状态:R=Rc,β=ω,动圈无振动的很快达到平衡位置，此时的外电阻称为临界电阻Rc，一般来说，检流计的临界阻尼状态是它的理想工作状态。

（3）过阻尼状态:当β＞ω,即R＜Rc,此时动圈也是做单向偏转运动，缓慢的趋向平衡位置。R越小，到达平衡位置的时间越长。因为过阻尼运动中，动圈到达平衡的时间长，而且不易判断动圈是否到达平衡位置，因此它对于测量是不利的。

测量电路

由于检流计很灵敏，一般通过电流不能超过1μA。电压经过两次分压后得到很小的电压(常小于1mV)后才加到检流计电路中。第一次采用滑线变阻器分压，第二次采用固定电阻R1/R0ע≈10-3~10-4的数量级分压。K2是换向开关，用它可以变换过检流计的电流方向， K3是阻尼开关，将它合上就可以将检流计短路，检流计的动圈就停止振动。

磁电系

其结构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的光电放大式检流计。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。

使用方法

1、观察检流计运动状态并测量临界电阻。合上开关K1,调节变阻器R使得光标偏转至60mm,断开K1使检流计处于测量状态。

(1) 根据临界阻尼的工作状态要求，测量临界电阻Rc。

(2) 选取Rkp分别为临界电阻的31、21、1、2、3倍时，判别检流计的运动状态，测出光标第一次回到自然平衡位置(零点)的时间和最终达到平衡位置的阻尼时间（每种状态测两次）。在上述操作中，选取合适的R0/R1,使得光标偏转60mm

2、测量检流计的电流常数CI和电压常数CV。

(1) 选择Rkp= Rc,使检流计工作在临界状态，选择合适的R0/R1,调节滑线变阻器R，使光标n=60mm,记下对应的刻度n1和电压V01,然后将开关K2迅速倒向，记下反方向偏转n1’。

(2) 调节变阻器R,使得光标每次减少5mm,重复(1)的步骤，得到一组ni、ni’ 和V0i的数据。由平均值做出n-V曲线，求出K=n/V,带入(15)和(17),计算CI和CV。

3、测量阻尼时间Tc 阻尼时间Tc是指在临界状态下，检流计从最大偏转位置(如60mm)到达稳定平衡位置需要的时间，断开开关K1,测量三次Tc。

4、根据步骤2的数据，求最大偏转(60mm)时的

5、测量Rkp= 0.5Rc和2Rc及满偏60mm时的CI和CV。

冲击电流测量

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。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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