二次电位

二次电位（共7篇）

二次电位 篇1

瞬变电磁法(TEM)[1,2] 中均匀半空间的瞬变电磁场与地下电阻率之间存在着复杂的隐函数关系,无法获得全期视电阻率的解析表达式。目前通常使用各种近似定义和精确定义的方法来计算早期与晚期视电阻率或全期视电阻率[3],全期视电阻率的计算很多学者提出了各种成熟的计算方法,白登海[4]给出了一种时间域瞬变电磁法视电阻率的数值计算方法,该方法根据中心方式磁场垂直分量时间变化率的核函数的表现特征,把整个瞬变过程分为早期阶段、早期到晚期的转折点和晚期阶段。分别得到早期视电阻率和晚期视电阻率,然后通过转折点构成一条完整的全期视电阻率曲线;王华军[5]通过分析均匀半空间中瞬变电磁场的解析解表达式,发现瞬变响应曲线随地下电导率、发射回线边长与观测时间具有平移伸缩特性,提出了计算全期视电阻率的平移算法;熊彬[6]提出了全期视电阻率的逆样条插值计算方法;陈清礼[7]基于在0.08 ms <t<1 s 的范围内,感应电动势随电阻率的增大而单调下降的特性提出了全期视电阻率的二分搜索算法,搜索出理论感应电动势与实际观测的电动势相符的视电阻率;牛之琏[1]在他的著作中也提出了全期视电阻率的二分法求解,不过他的二分法求解与陈清礼二分搜索算法求解不同的是他二分法求解的是瞬变场参数z,再根据z与全期视电阻率的关系求解出对应的全期视电阻率值。对于接受线圈接受的二次电位的误差对视电阻率的影响国内几乎没有研究文献发表,本文基于对均匀半空间中中心回线瞬变电磁法归一化感应电动势核函数的研究入手,推导了观测二次电位绝对误差对对全期视电阻率计算的影响的计算表达式,并介绍了目前对提高早晚期数据采集与处理质量的方法技术。

1 均匀半空间下感应电动势的解析表达

中心回线或重叠回线方式是时间域瞬变电磁法大多采用的工作方法,1983年美国地球物理学家P.Raab和F.Frisehknecht[8]推导出了中心回线装置的感应电压表达式为:

$V(t)=\frac{q{\rm I}\text{π}{}^{3/2}\rho }{L{}^3}[3\Phi (z)-(3z+2z{}^3)\dot{\Phi }(z)]u(t)(1)$

式(1)中:q为接收线圈的有效面积(m2),L为发送回线边长(m),I为发送电流强度(A),它为满足

${\rm I}(t)=\{\begin{array}{cc}0‚& t<0\\ {\rm I}{}_0‚& t\ge 0\end{array}(2)$

的阶跃电流。Φ(z)为概率积分,

$\begin{array}{l}\Phi (z)={\displaystyle {\int }_0^z\frac{2}{\sqrt{\text{π}}}}\exp (-t{}^2)\text{d}t(3)\\ \dot{\Phi }(z)=\frac{2}{\sqrt{\text{π}}}\exp (-z{}^2)(4)\end{array}$

z为瞬变场参数,τ为扩散参数(m)

$\begin{array}{l}z=\sqrt{2\text{π}}L/\tau (5)\\ \tau =2\text{π}\sqrt{\frac{2\rho t}{\mu }}(6)\end{array}$

也可表示为:$\tau =\sqrt{2\text{π}\rho t\times 10{}^7}(7)$

t为以断电点为记时起点的观测时间(s),μ为均匀半空间的磁导率(H·m-1),近似取真空中的磁导率μ0=4π×10-7(H·m-1),u(t)为阶跃发送电流的电压响应函数,取u(t)=1。如果发射回线是半径为r的圆形时,可通过下式计算其等效边长:

$L=\sqrt{\text{π}}r(8)$

2 观测二次电位误差对计算全期视电阻率的影响

对式(1)归一化得

$\begin{array}{l}f(z)=\frac{4LtV(t)}{\sqrt{\text{π}}\mu {}_{0}q{\rm I}}=\\ \frac{1}{z{}^2}\left[3\Phi (z)-(3z+2z{}^3)\frac{2}{\sqrt{\text{π}}}\exp (-z{}^2)\right](9)\end{array}$

右式

$f(z)=\frac{1}{z{}^2}\left[3\Phi (z)-(3z+2z{}^3)\frac{2}{\sqrt{\text{π}}}\exp (-z{}^2)\right](10)$

称为核函数,也称归一化感应电动势。由式(5)可得

$\rho {}_{\tau }(t{}_i)=\frac{\mu {}_{0}L{}^2}{4\text{π}t{}_{i}z{}^2}(11)$

由式(11)即可求解全期视电阻率。当式(9)中方程的左侧实测的归一化感应电动势大于f(z)max时,方程无解;等于f(z)max时,方程有唯一解,对应唯一一个视电阻率;当小于f(z)max时,方程有两个解。当全期视电阻率出现双解时,采用牛之琏[1]介绍的比较法选取与前一个时刻相近合理的视电阻率值。本文讨论的是视电阻率有解(单解或双解)的情况。

为了便于分析观测二次电位V对计算全期视电阻率的影响,我们假定采样时间t、发射边长L、接收线圈有效面积q及发射电流I都是没有误差的精确值,根据误差传递理论,视电阻率的绝对误差Δρτ满足式(15):据式(11),令$\rho {}_{\tau }=f=\frac{\mu {}_{0}L{}^2}{4\text{π}tz{}^2}$,

$\Delta \rho {}_{\tau }=\left|\frac{\partial f}{\partial z}\right|\Delta z+\left|\frac{\partial f}{\partial L}\right|\Delta L+\left|\frac{\partial f}{\partial t}\right|\Delta t(15)$

即ΔL=0与Δt=0,则式(15)变为:

$\Delta \rho {}_{\tau }=\left|\frac{\partial f}{\partial z}\right|\Delta z=\left|-2\frac{\mu {}_{0}L{}^2}{4\pi tz{}^3}\right|\Delta z(16)$

由式(16)可见影响视电阻率的绝对误差大小的因素有采样时间t和发射边长L及z值,接收的二次电位V2,接受线圈有效面积q及发射电流I对计算视电阻率的影响本质上体现在z值求解中(采样时间t和发射边长L对z值求解也有影响),把式(9)改写为

$\begin{array}{l}y=f(V)=\frac{4LtV(t)}{\sqrt{\text{π}}\mu {}_{0}q{\rm I}}=f({\rm Z})=\\ \frac{1}{z{}^2}\left[3\Phi (z)-(3z+2z{}^3)\frac{2}{\sqrt{\text{π}}}\exp (-z{}^2)\right](17)\end{array}$

同理根据误差传递理论有:

$\Delta y=\left|\frac{\partial f{}_{(V)}}{\partial V}\right|\Delta V=\left|\frac{\partial f{}_{({\rm Z})}}{\partial z}\right|\Delta z(18)$

可得:$\Delta z=\frac{\left|\frac{\partial f{}_{(V)}}{\partial V}\right|}{\left|\frac{\partial f{}_{({\rm Z})}}{\partial z}\right|}\Delta V(19)$

把式(19)代入式(16)得:

$\Delta \rho {}_{\tau }=\left|\frac{\partial f}{\partial z}\right|\Delta z=\left|-2\frac{\mu {}_{0}L{}^2}{4\text{π}tz{}^3}\right|\frac{\left|\frac{\partial f{}_{(V)}}{\partial V}\right|}{\left|\frac{\partial f{}_{({\rm Z})}}{\partial z}\right|}\Delta V(20)$

式(20)即是测量的二次电位对全期视阻率计算的影响的表达式,其中:

$\left|\frac{\partial f{}_{(V)}}{\partial V}\right|=\frac{4Lt}{\sqrt{\text{π}}\mu {}_{0}q{\rm I}}(21)$

$\begin{array}{l}\left|\frac{\partial f{}_{({\rm Z})}}{\partial z}\right|=\left(\frac{8z{}^2}{\sqrt{\text{π}}\exp (z{}^2)}\right)-\\ \frac{2}{z{}^3}\left[3\Phi (z)-\frac{4z{}^3+6z}{\sqrt{\text{π}}\exp (z{}^2)}\right](22)\end{array}$

由式(20)、式(21)、式(22)可以看出,二次电位对全期视阻率计算的影响很复杂。全期视阻率的绝对误差大小与采样时间t、发射边长L、接受线圈有效面积q、发射电流I以及瞬变场参数z的计算的大小都有关系。并且由于有概率积分Φ(z)项,必须经过数值计算才能得出,且当z有双解时,必须选取与全期视电阻率对应的z值来计算视电阻率的绝对误差。z值的确定可以通过二分法[9]计算求解得到,概率积分的精度和速度决定了二分法求解z值的精度以及式(20)计算全期视电阻率的误差大小精度,对两者的影响很大,特别是晚期道的数据。

3 正演数据算例

下面给出一个二次电位误差对全期视电阻率计算的影响的算例,看看1 μV的绝对误差可引起全期视电阻率的误差有多大。表1是ρ=1 000 Ω·m,q=500 m2,I=20 A,L=800 m,t为10-6 s到10-2 s间按对数等分的40道按式(1)计算的正演V2数据表和当ΔV=1 μV时的相对误差及把装置参数与通过二分法求得的与选取的视电阻率对应的z值代入式(20)得视电阻率的绝对误差与相对误差。

经过表1可以看出,同样大小的二次电位绝对误差,对早期和晚期视电阻率计算的影响不同,与大多数学者和工程师们知道的一样。对于早期,二次电位绝对误差对视电阻率计算的影响小,对于晚期,微小的二次电位绝对误差对视电阻率计算的影响也很大。第40道数据主要是由于概率积分导致比39道还小,因为概率积分在晚期精度更低导致的误差更大。

对于早期信号,主要受接收线圈自感、接收线圈与发送线圈间的互感以及瞬变电磁系统的过渡过程的影响,并且这些影响的绝对误差不是一个小数值,李文尧、武中华[10,11]推导了瞬变电磁法矩形线圈自感的精确表达式,杨海燕,岳建华等[12] 分析研究了多匝回线的自感对瞬变电磁早期信号的影响,互感的研究国内很少有著作,党瑞荣等[13]研究分析瞬变电磁法中接收线圈过渡过程,王华军[14]通过对瞬变电磁接收回路等效电路的深入分析, 研究了接收系统性能参数与阻尼系数间的关系, 总结了不同阻尼系数时接收系统的性能特性,给出了临界阻尼电阻的计算方法,有利于仪器研究者研制实时自动调整临界阻尼电阻的仪器,对提高浅层和超浅层探测提供了很好的理论技术支持。

对于晚期信号,主要的干扰来自于噪声。一般采用的办法是加大供电电流、提高线圈灵敏度来提高信噪比,采样率、采样时间、时间道等的设置合理,还有通过仪器的监听干扰电平的观测来修正,以及应用先进的滤波技术[15,16]等。

4 小结

通过对均匀半空间中心回线装置瞬变电磁法核函数的研究,推导了中心回线瞬变电磁法观测二次电位误差对计算全期视电阻率的影响的表达式,发现在晚期测量的微小的二次电位的误差将比早期对视电阻率的计算的影响更大,并介绍了目前对早晚期信号采集与处理的方法技术,对指导生产与科学研究有一定的实际意义。

二次电位 篇2

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择本院自2013年3月-2015年3月筛选梅毒血清学 (RPR、TPPA均阳性) 患者, 上述研究对象均常规行视觉诱发电位、体感诱发电位检查。梅毒血清学阳性的患者均行腰穿检查及脑脊液常规、生化、RPR、TPPA测定, 参考神经梅毒实验室诊断相关标准[2,3,4,5,6], 并结合本院实际情况, 脑脊液TRUST、TPPA均阳性可诊断神经梅毒。通过上述标准, 可筛选出确诊神经梅毒患者42例, 根据是否有神经系统症状分为两组, A组有神经系统症状32例, B组无神经系统症状10例, C组为正常对照组20例。A组男22例, 女10例, 男女比例为2.2∶1;年龄29~80岁, 平均 (51.9±11.9) 岁。B组男7例, 女3例, 男女比例为2.3∶1;年龄29~80岁, 平均 (52.7±13.9) 岁。C组男14例, 女6例, 男女比例为2.3∶1;平均年龄 (48.5±16.2) 岁。纳入标准:A组血清学和脑脊液梅毒RPR、TPPA均阳性, 有神经系统症状;B组血清学和脑脊液梅毒RPR、TPPA均阳性, 无神经系统症状;C组血清学梅毒RPR、TPPA均阴性, 无神经精神疾病史, 与A、B组年龄、性别相仿。排除标准:周围神经疾病;有明确脑血管疾病引起神经系统症状;存在其他脑部器质性疾病;存在严重的心肺疾病;原发眼科疾病, 矫正视力小于0.8;有明确的血管性痴呆, 按文盲、小学、中学或以上文化程度进行简易精神状况量表 (MMSE) 评分, 评分分别低于17、20、24分者;有先天性神经梅毒病例。三组间年龄、性别比较差异均无统计学意义 (P>0.05) , 具有可比性。本研究获医院化理学委员会批准, 患者或家属均签署知情同意书。

1.2 方法

使用丹迪公司生产的key-point4肌电图/诱发电位仪进行检测, 皮温32℃以上, 室温22~25℃, 受试者全身放松、安静、舒适。体感诱发电位 (SEP) 检测:在腕横纹中点上1~2 cm刺激正中神经, 第1处的记录电极置于Cz点向后2 cm, 然后再沿中线旁开7 cm向左为左侧记录点C3点, 并向右为右侧记录点C4点, 第2处记录的电极置于颈7棘突上, 第3处记录的电极位于Erb点, 分析时间100 ms。视觉诱发电位 (VEP) :使用黑白棋盘格翻转图形的刺激, 记录电极置Oz, 参考的电极置于Fz, 分析的时间400 ms。

1.3 诱发电位异常标准

(1) 主要成分缺失或波形分化欠佳; (2) 主要成分的峰潜伏期 (PL) 和/或波间间期 (IPL) 延长, 超过正常对照组均值±2.5 s[7]。

1.4统计学处理

采用SPSS 19.0统计软件进行分析, , 计量资料以 (±s) 表示, 多组间比较用单因素方差分析, 两两比较采用LSD-t法, 计数资料以百分数 (%) 表示, 以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

三组患者同时检查SEP、VEP等诱发电位, 没有出现成分缺失或波形分化欠佳病例, 但有出现峰潜伏期 (PL) 延长, 以及伴或不伴有波峰间潜伏期 (IPL) 延长等异常表现。A、B组检查体感诱发电位的N20 (PL) 波潜伏期, 得到结果和C组比较, 潜伏期都有明显延长 (P<0.05) 。而检查两组体感诱发电位中N13波的潜伏期和N9波的潜伏期, 得到结果和C组比较, 差异均无统计学意义 (P>0.05) 。A组检查视觉诱发电位P100潜伏期为 (99.78±6.56) ms, B组检查视觉诱发电位P100潜伏期 (99.30±5.71) ms, 而对照组仅为 (95.66±6.05) ms, 前两组与C组比较, P100潜伏期均明显延长 (P<0.05) 。见表1。

ms

*与C组比较, P<0.05

3 讨论

梅毒螺旋体侵入神经系统的时间大约在初期感染后的3个月~1年半, 只要利用合理的敏感性高的检测方法就可以早期找出神经损害的证据[8,9,10]。诱发电位是以电生理为基础对体内神经进行检测, 判断是否有损害, 而神经损害初期即可表现为神经电生理的改变, 在临床上可无症状, 影像学上多为正常, 因此诱发电位可以检测出梅毒患者的早期神经异常改变[11]。

EP是中枢神经系统感受到内外刺激后产生的生物电活动, 可揭示出各种神经传导通路的异常, 而有助于亚临床神经系统损害病灶的早期发现和对于临床神经系统损害病灶的诊断确立[12,13,14,15]。当中枢神经系统被梅毒感染后, 病灶处的脑功能障碍首先出现, 然后脑结构改变也会出现。脑功能障碍所产生的脑生物电的电位差可以很好被体感诱发电位 (SEP) 、视觉诱发电位 (VEP) 等所记录下来, 这也成为临床上选择神经电生理检查辅助诊断中枢神经系统梅毒感染提供了重要理论依据[16]。SEP是指躯体感觉传导通路过程, 有资料显示, SEP中体感诱发电位 (N20) 系一级体感皮层原发反应, 即丘脑腹后外侧核的丘脑-皮层放射轴突, 所以N20是中枢性感觉传导通路是否损害指标之一[17,18,19,20]。VEP指的是当大脑枕叶皮质在视觉刺激下形成电活动, 其中视觉诱发电位 (P100) 波图形最稳定, 个体差异小, 潜伏期易测定, 而P100的延长提示视觉传导通路传导障碍[21]。

本组资料显示A、B组的N20、P100等潜伏期较C组相比, 均有延长, 差异有统计学意义 (P<0.05) , 分别提示神经梅毒患者有中枢性感觉传导通路的损害、视觉传导通路损害、听觉传导通路中枢部分损害。但其他文献有描述神经梅毒患者也有存在体感诱发电位传导通路中周围段的损害, 此次研究中未发现周围段损害, 可能与研究的病例数偏少等有关。

综上所述, N20、P100等指标有利于神经梅毒早期诊断, 为临床上治疗提供帮助, 并且一定程度上可以作为无症状神经梅毒早期损害客观依据。

摘要：目的:探讨神经梅毒患者的体感诱发电位 (SEP) 和视觉诱发电位 (VEP) 各方面变化特点。方法:对42例神经梅毒患者包括32例神经梅毒有症状 (A组) 和10例神经梅毒无症状 (B组) , 以及20例正常对照 (C组) , 分别均进行体感诱发电位和视觉诱发电位检查并进行比较分析。结果:A、B组的视觉诱发电位 (VEP) 中视觉诱发电位 (P100) 潜伏期、体感诱发电位 (N20) 潜伏期 (PL) 分别与C组相比, 均显著延长 (P<0.05) 。结论:N20、P100等指标有利于神经梅毒早期诊断, 为临床上治疗提供帮助, 并且一定程度上可以作为无症状神经梅毒早期损害的客观依据。

薄膜电位器 篇3

薄膜电位器的问世改变了工程师对设备敏感位置空间的思考方式。超薄电位器只有0.5毫米的厚度,其特性与普通机械式电位器相似,但薄膜电位器则可以安装在空间有限的区域内。

由于其超薄的设计,薄膜电位器可以更贴近用作测量器件的工作区域,而且不需要很大的安装空间。

一般而言,薄膜电位器是一种电压分配器。它的结构是一种开路电路,当滑块与电路始末两端连接时,薄膜电位器能够通过薄膜表面的压力接触提供相应的输出信息。

薄膜电位器的滑块可以简单到只是一个小型的塑料块在薄膜表面上滑动;它不需要外接电气触点。大多数薄膜电位器还可以通过手指在薄膜表面上滑动操作,有些甚至能用非接触式的磁性滑块操作。

电路两端之间的空间主要采用密封胶固定结构,这样就能把器件密封起来以免受潮或灰尘进入等环境因素的影响,而且大部分都能达到IP65或以上的密封级别。

这种固定结构要求薄膜电位器四周最少留有2～3毫米的间隔距离。理想的电阻有效面积宽度应在3毫米和6毫米之间,但也可以扩展至10毫米或者甚至是12毫米。在有效长度上直线型元件可以达到760毫米,而具有中心孔的旋转式元件其直径可以从20毫米至大约450毫米之间。薄膜电位器的周期寿命和工作温度与机械式电位器差不多,同时,由于设计的原因,薄膜电位器可以运作1亿次。其工作温度可以在-40℃(104℉)至85℃(185℉)之间,目前开发中的系统甚至可以承受高达125℃(257℉)的高温。

根据不同的应用,薄膜电位器薄膜表面的压力也有所不同,但总体上来说,对于大多数应用,一般推荐1牛顿至6牛顿的范围,具体压力大小则取决于薄膜电位器的配置是标准箔材料设计还是附加有金属粘合的坚固型混合材料。一个标准的成品滑块通常在1牛顿～3牛顿或者3牛顿～6牛顿范围之内。

根据设计不同,电气特性在某种程度上也会有所不同,但总体上是符合标准要求的,这与电压分配器的输出也很相似。与传统的精密电位器相比较,薄膜电位器最显著的区别是实现线性度的方法。传统电位器可能通过激光修整的方法来实现其线性度,而薄膜电位器则基于PET聚酯材料,因此依靠改进产品来改进其线性度。因此一个标准的线性电位器其提供的典型线性度是2%,尽管以FR4材料为基础的薄膜电位器可以达到0.5%的线性度,这依然也是一种选择。

比线性度更重要的是重复性和磁滞现象;薄膜电位器在500毫米长度中可精确到0.01毫米,但大多数标准的薄膜电位器其精确度范围介于0.05毫米至0.1毫米之间。其所有电气输出受到的主要影响已在机械滑动和滑块稳定性中被发现。作为基准,最高耗能高达1瓦,非导电性的电压强度达到500伏,以及直流绝缘强度也可达到100伏。

等电位联结分析 篇4

总等电位是将建筑物电气装置外露导电部分与装置外导电部分电位基本相等的联结, 通过进线配电箱旁的总等电位联结端子板将下列导电部分互相连通:进线配电箱的PE母排、金属管道如排水、热力、煤气等干管;建筑物金属结构、建筑物接地装置。总等电位联结虽然能大大降低接触电压, 但如果建筑物离电源较远建筑物内保护线路过长, 保护电器的动作时间和接触电压都可能超过规定的限值。所以有了局部等电位联结, 在一局部场所范围内将各导电部分连通称为局部等电位联结。如果接触电压还是超过规定限值, 可以采用辅助等电位联结, 将导电部分间用导体直接接通, 使其电位相等或接近, 称为辅助等电位联结。下面我们通过一个例子说明三者之间的区别。

如图1所示, 在一个住宅单元楼内以单相220V, TN-C-S系统供电, 单元楼内PE干线的阻抗值32mΩ, PE线的分支阻抗值为37 mΩ, 重复接地电阻R为10Ω, 及故障电流为900A, 楼内设有如图所示的点划线表示的总等电位联结 (MEB) , 若用电设备C发生图示的碰外壳接地故障时, 计算用电设备金属外壳的预期接触电压Uf

如图2所示, 在该楼层内做虚线所示的局部等电位联结LEB, 这种情况下用电设备C发生图示的碰外壳接地故障, 用电设备金属外壳上的预期接地电压值Uf为

如图3所示, 在建筑物的浴室内有一台用电设备的电源经一接线盒从浴室外的末端配电箱引来, 电路各PE线段的阻抗值如图所示。在设计安装中将局部等电位联结LEB联络至浴室外末端配电箱PE母排, 如图所示中的d-c段, 而断开b-d连线。当用电设备发生碰外壳接地故障时, 故障电流Id为600A, 设备的预期接触电压Uf

当局部等电位联结LEB不向浴室外的终端配电箱而改接在浴室内接线盒b处时, 发生同样接地故障设备的预期接触电压Uf

由上面的例子我们可以看到, 通过等电位联结能够有效的防止电击, 减少保护电器动作不可靠带来的危险, 同时有利于避免外界电磁场引起的干扰、改善装置中的电磁兼容性。

摘要：等电位联结对于从事建筑电气行业的人并不陌生, 但对于其他电气行业特别是工控行业的技术人员不仅不熟悉, 刚刚接触时不能很快理解, 特别是对三种等电位联结方式的应用容易混淆, 通过本文能使大家对三种等电位联结方式的应用有更感性的认识。

关键词：电击,等电位联结,总等电位联结,局部等电位,辅助等电位

参考文献

[1]低压配电设计规范GB50054-2011[S].北京:中国计划出版社.

[2]建筑物电气装置第4-41部分:安全防护电击防护GB16895.21-2004[S].北京:中国标准出版社.

浅谈等电位联结 篇5

什么是等电位?等电位就是在一个带电线路中如果选定两个测试点, 测得它们之间没有电压, 既没有电位差, 则我们就认为这两个测试点是等电位的, 它们之间也就没有阻值的。比如你站在绝缘的材料上用手触摸220V电源线, 这时就是等电位, 如果你此时站在的是地面上的话就触电了, 有生命危险。

什么又是等电位联结?等电位联结就是将建筑物内部和建筑物本身的所有的大金属构件全部用母排或导线进行电气连接, 使整个建筑物的正常非带电导体处于电气连通状态。

等电位联结一般分三种:a.总等电位联结:总等电位联结作用于全建筑物, 它在一定程度上可降低建筑物内间接触电电击的接触电压和不同金属部件间的电位差, 并消除自建筑物外经电器线路和各种金属管道引入的危险故障电压的危险。b.局部等电位联结:在局部场所范围内将各可导电部分连通, 称作局部等电位联结。c.辅助等电位联结:在导电部分间, 用导体直接连通, 使其电位相等或相近, 称作辅助等电位联结。

等电位联结主要是起到保护作用:a.等电位连接是内部防雷措施的一部分。当雷击建筑物时, 雷电传输有梯度, 垂直相邻层金属构架节点上的电位差可能达到10KV量级, 危险很大。但等电位联结将本层柱内主筋、金属构件、电气、电信等装置连接起来, 形成一个等电位的连接环, 可防止雷击, 避免设备损坏和生命危险。b.电磁干扰, 强大的脉冲电流对周围的导线或金属物形成电磁干扰, 敏感的通信设备在其中, 可能会造成数据的丢失、系统崩溃等。通常机房内设备都有良好的屏蔽, 屏蔽是减少电磁波最基本的措施, 在机房与外界面做等电位连接, 保证所有屏蔽设备和设备外壳之间实现良好的电气连接, 最大限度减少电位差。c.浴室等如做局部等电位联结人就不会在洗澡的过程中, 电器设备漏电造成人员伤害。电气设备外壳虽然与PE线联结, 当仍可能会出现足以引起伤害的电位, 发生短路、绝缘老化或外界雷电而导致浴室出现危险电位差时, 人受到电击的可能性非常大, 等电位联结使电气设备外壳与楼板墙壁电位相等, 可以极大避免电击的伤害。d.静电是指分布在电解质表面或体积内, 以及在绝缘导体表面处于静止状态的电荷。很多情况下都会产生和积累危险的静电。静电电量虽然不大, 但电压很高, 容易产生火花放电, 引起火灾, 爆炸。等电位联结可以将静电电荷收集并传送到接地网, 减少静电带来的危害。

现在大多电气设计、施工单位对总等电位联结执行的很认真, 但对局部等电位联结不够重视, 尤其是卫生间等, 而就是这些局部的等电位联结对住户的生命安全尤为重要。卫生间内局部等电位联结是将卫生间内的金属管道、金属构件等通过等电位联结线在等电位联结的端子板处联结起来, 使卫生间内的电位处在同一电位上, 即使此电位高于地电位, 在该范围内是不会产生电位差的, 从而避免发生电击事故。在洗浴时人体皮肤完全潮湿, 人体电阻下降, 手触摸到金属管道、金属构件等传导来的较小电压就能对人造成伤害。这种电气事故是不能装漏电保护器、隔离变压器等保护电器来防范的, 唯一的防范措施就是再此做局部等电位联结。由于等电位联结的作用, 该场所内所有导电部分的电位都升高到同一电位水平, 不会产生电位差, 电击事故也就不会发生了。

局部等电位联结做法是在一局部范围内通过局部等电位联结端子板将下列部分用6mm2黄绿双色塑料铜芯线互相连通:柱内墙面侧钢筋、壁内和楼板中的钢筋网、金属结构件、公用设施的金属管道、用电设备外壳 (可不包括地漏、扶手、浴巾架、肥皂盒等孤立的小物件) 等。一般是在浴室、游泳池、喷水池、医院手术室、农牧场等场所采用。要求等电位联结端子板与等电位联结范围内的金属管道等末端之间的电阻不超过3Ω。卫生间如没有引入PE线, 卫生间内局部等电位联结不得与卫生间外PE线相连, 因PE线有可能因别处的故障而带电, 如果卫生间装有插座, 已经引入了PE线, 局部等电位联结则必须与该PE线相连。局部等电位联结安装完毕后, 应进行导通性测试, 测试用电源可采用空载电压为4~24V的直流或交流电源, 测试电流不应大于0.2A, 若等电位联结端子板与等电位联结范围内的金属管道等金属体末端之间的电阻不大于3Ω, 可认定等电位联结是有效的, 如发现导通不良的管道连接处, 应作跨接线。

在工程中有这么一种说法, 即做了局部等电位联结回将外界的高电位引入室内, 造成触电事故, 不如将此电位由接地线引入接地装置来得安全;即使在卫生间内作局部等电位联结, 也要将其和该建筑内总等电位接地母排相连通, 将此电位最终引入地下。这种说法是错误的, 接地是以地电位作参考电位的一种等电位联结, 在有些情况下不能最大限度的防范人身电击事故。按等电位理论, 只要电位相等, 就不产生电位差, 即使将外界的高电位引入, 对人也是安全的。

在我们国家等电位联结实施还是起步阶段, 等电位用的配件, 端子板等尚无定型的产品, 浴盆, 手盆等洁具也没有配备接线端子, 为施工带来很多不便, 很多电气施工单位在做局部等电位联结时也仅仅在卫生间预留局部等电位联结端子板, 很多住户进户装修的时候大多装修人员忽略了局部等电位联结, 造成了局部等电位联结没有完成导通。希望在此能引起同行们的注意能够按照国家标准图集 (02D501-2) 去实施。另外在住户购买房子的时候, 销售人员也应该跟住户加以提示, 毕竟关系到人身安全。

随着社会高速的发展, 建筑行业的设计施工标准也在逐步提高完善, 施工人员的技术水平, 素质也在提高, 我们的建筑同人会建设出更多具有代表性的建筑, 相信我们国家的建筑行业明天会更好。

责任编辑:袁依凡

摘要：安全用电是关系到千家万户的大事, 采用总等电位联结和局部等电位联结是重要的措施, 谈谈等电位联结。

电位差计的实验研究 篇6

电位差计是通过与标准电势源 (一般为饱和型或不饱和型标准电池) 的电压进行比较来测定未知电动势的仪器。由于电路设计中采用补偿法原理, 使被测电路在实际测量时通过的电流强度为零, 从而达到非常高的测量准确度。

大学电位差计实验是物理学重要的基础实验, 是很多高校必做的电学实验。但是, 随着科学技术的进步, 数字式仪表的发展, 高内阻, 高灵敏度的仪器不断的出现, 在许多测量场合, 逐步取代了电位差计的应用, 目前, 做电位差计实验, 把主要精力放在掌握该仪器的使用上, 显然落后于现实。但是, 电位差计这一典型的物理实验仪器所采用的补偿法原理, 仍是一种十分可贵的实验方法。它不仅在历史上有着十分重要的意义, 现在乃至将来仍然是借鉴的好方法。

补偿法是精确测量电压的一种测量方法, 如图一所示的电路可以用来测定未知的电动势, 图中Ex是被测电动势, EN是可以调节的已知电源。如调整EN值使回路中检流计指示零值 (即回路里电流为零) , 则Ex与EN的关系是电动势方向相反, 大小相等, 故数值上有Ex=EN。这时电路达到电压补偿, 这种方法称为补偿法。补偿法由于不消耗被测量的电能而具有较高精确度, 在电学测量中电位差计不仅用来测量电源电动势, 某段电路上的电位差, 还有着广泛的应用, 本文着重讨论电位差计的扩展应用。

2 补偿法测电流

将电位差计的电压补偿法原理应用于电流测量中, 避免了电流测量中因电表的内阻而引起的测量误差。利用实验室现有仪器设计了一个切实可行的新实验, 是个有趣的探索。

待测电流电路如图所示。为了不改变电路状态而实现对电流的测量, 还可利用“电流补偿”原理, 结合电位差计测电压的方法, 实现对电路电流的测量。Rn为己知标准电阻, 选择电源电压E并调节电阻R0使电流计G指示零电流值, 用电位差计测得标准电阻Rn上的电压降Vn, 即可得电流I=Vn/Rn。

3 补偿法测电阻

这种电压补偿的方法又可以用来测电阻, 这是电位差计的又一个扩展使用。

利用补偿法测电阻, 既能够避免伏安法测电阻由于电表内阻引入的误差, 又可以避免电桥法测电阻由于比率臂电阻不精确引入的误差, 不失为一种精确测量电阻的方法。

可用一标准己知电阻民与待测电阻串联通电, 用电位差计测得Rn和Rx的压降分别为Vn和Vx, 由下式求得Rx。

Rx= (Vx/Vn) Rn

当Vn和Vx的测量值超过电位差计“测量补偿电压”En调节范围时, 应选择图3分压补偿电路进行测量。

4 利用电位差计描绘二极管特性曲线

电位差计的应用不仅限于常见的电压、电流、电阻测量, 作为“补偿法”测量物理量的典型代表, 其应用是相当广泛的, 而且能取得比较高的测量精确度。伏安法测量二极管特性曲线实验, 习惯使用电压表和电流表分别测得二极管两端的电压和流过二极管两端的电流, 从而描绘二极管特性曲线。实际上, 这种方法测得的二极管特性曲线有较大的误差, 无法忽略电压表和电流表内阻对二极管实际工作状态的影响。利用电位差计, 可以获得比较精确的二极管伏安特性曲线。图为二极管正向伏安特性测量电路反向伏安特性测量二极管改变方向, 毫安表改为微安表, 二极管两端的电压用电位差计测得。同样道理, 三极管输入与输出伏安特性的比较精确测量描绘也应该利用电位差计测量原理方法。

5 其他应用

补偿法在完善物理实验设计, 减小实验系统误差中的应用也很广泛, 比如在物理实验的设计和操作中, 会出现由于某些待测物理量分布的不对称或实验设计的操作不对称使系统测量的误差增大的情况, 如果对这些不对称的物理量增加对称的测量, 将不对称的操作设计成对称的操作, 这样就可使不对称在一定条件下变为对称分布, 从而使系统误差中的两部分相互补偿而抵消, 有效地减小实验的误差。如在固体密度测定中物理天平测量待测物的质量时所用的复称法, 就是将常规的“砝码右盘”的不对称操作, 用左右各一次的对称操作以抵消天平因不等臂引起的系统误。

6 结论

本文介绍了补偿法在电学测量上的应用, 补偿法和伏安法在描绘二极管伏安特性曲线的比较上的应用, 以及补偿法在完善物理实验设计, 减小实验系统误差中的应用。随着科学技术的发展数字电表逐渐取代了电位差计在电学测量领域的运用。尽管如此, 不改变被测电路工作状态的补偿法反映了人们对测量方法技术的一种理想追求, 其生命力是永恒的。

摘要：将电位差计实验中的补偿法原理应用于电学物理量的测量中, 该方法可以用来精确测量电流、电阻、电压等电学量, 也可以利用电位差计, 获得比较精确的二极管伏安特性曲线可以避免了因电表的内阻而引起的测量误差。利用实验室现有仪器设计了一些切实可行的新实验。

关键词：电位差计,补偿法,电流,电阻,二极管,系统误差

参考文献

[1]顾焕国等.补偿法测电阻实验设计[J].大学物理实验, 2007, s20 (2) :47-48.

[2]电压补偿伏安法测量电阻[J].辽宁石油化工大学学报, 2007, 27 (1) :90-92.

[3]赵凯华, 陈熙谋.电磁学 (第二版) [M].北京:高等教育出版社, 1985:215-2181.

[4]王筱武.补偿法原理测电流[J].浙江师大学报 (自然科学版) , 2000, 23 (4) :388-3891.

民用建筑等电位设计探讨 篇7

1. 防电击等电位联接方式及对象

防电击等电位联接实质上是局部的等电位联接，即在建筑的某一特定范围内做等电位联接。在具体施工设计中，通过一个局部等电位联接端子排，把建筑内部各个可能导电的物件联接起来，形成一个局域等电位网络(见图1)。

防电击等电位联接的联接对象一般为：进入卫生间或浴室的PE线，建筑内的金属构件、金属门窗、金属管道、金属浴缸及其它装置的可导电部分。另外，有一些要求信息防干扰的场所及设备也要做防电击等电位联接。

2. 对防电击等电位设计的改进方案

结合规范及工程实践，针对当前防电击等电位设计中的缺陷，提出以下改进意见。

(1)室内插座的PE线，截面积不大于PE干线的截面积。在规范中，指出LEB线均采用4 mm2的导线，而有的设计中，卫生间插座中PE线采用2.5 mm2的导线，违反了规范中PE支线截面积不得大于干线截面积的规定。

(2)混凝土中的钢筋需焊接构成不大于0.6×0.6 m的网格。对于潮湿场所，混凝土会变成导电性较明显的导体，因此混凝土中的钢筋应焊接起来形成局部等电位联接，为减小跨步电压钢筋网格不大于0.6×0.6 m。

(3)局部等电位联接和总等电位引下线不能连通。在具体的设计与施工中，存在的问题有：局部等电位联接部分与防雷引下线焊接，或者与附近柱内的竖向钢筋焊接。局部等电位联接中，起点不一定为地电位，局部等电位联接作用范围越小越安全，因此，要将局部等电位联接与总等电位联接分开。

(4)圈梁之间必须跨接焊通，形成等电位环路。

(5)已做了总等电位联接的金属管道，须再做局部等电位联接。这些管道电位为地电位，当人体同时触及改管道和其它做了局部等电位联接的带电体时，会形成较大的接触电压。

(6)局部等电位联接的连线不能穿钢管敷设。在一些设计中将电工管料统一为金属管，实际施工时等电位联接线穿钢管敷设，这样局部等电位联接线(PE线)会产生涡流。

二、民用建筑防雷击等电位分析

1. 防雷击等电位联接总布置

如图2所示，将建筑物中的采暖管道，上、下水管道，配电装置及其它金属构件等电位联接起来。图2中：1为供水管、暖气管等;2为金属构件;3为其它的可导电物件;4为配电箱等配电装置;5为下水管等;6为总等电位汇流排。以上物件通过均压环及连接线构成等电位网格，电位为地电位。

2. 防雷击等电位联接的相关参数

(1)闪络电压

如图3所示，Uab为建筑上两点间的闪络电压，

(1)式中，L为引下线单位长度电感，为需电流变化率值。

(2)式中,k为分流系数,(ab间的安全间距为Lab。n为明装或暗装的所有引下线数目，而且n≥4)。

图3中：1为建筑外露可导电体;2为楼层间防雷等电位联接板;3为等电位联接线;4为建筑内各装置外可导电部分;5为PE线;7为接地总端子箱。

(2)接地电阻

如果利用自然接地体，如图4，则接地电阻的每根引下线冲击电阻<10Ω，接地体工频接地电阻<1Ω，另外还可以补充一些人工接地电阻(<1Ω)。图4中接地极通常每组两根，相距5m，用扁钢相连。接地极可用50×5 mm角钢或者φ40 mm钢管(厚3.5 mm)制成，埋深>0.6m。多根引下线时，引下线距地面1.5～1.8 m处设置断接卡，断接卡以下的明敷引下线用绝缘管保护。注意，避雷针接地与电源接地要分开。

3. 防雷等电位与建筑内筋

防雷等电位联接属于总体等电位联接，建筑内筋也与之相关。IEC规范指出，可以让建筑内部大部分水平钢筋和垂直钢筋以焊接及机械联接方式互连，再用在电气连接上。当下许多设计中很少注明水平筋与纵向筋做直接电气联接，本文提出以下几点关于建筑内筋等电位联接措施。第一：将柱内的钢筋与框架梁中主筋以焊接或卡接方式互连(卡接即套筒丝扣连接或卡夹器连接)。第二：将柱内钢筋与圈梁中钢筋焊接或卡接互连。第三：外墙内侧设均压环，环间竖直距离<20 cm，均压环与墙中主筋等电位联接。第四：利用主筋做为引下线时，各层防雷等电位联接应形成网形结构(不大于6×6 m)。第五：建筑内筋电气连接不满足防雷要求时，与建筑专业协调后再做钢筋互连及防雷均压环调整。

4. LEB线（等电位连接线）截面的要求

IEC60346-5-54:2011规定，LEB线的截面不得小于PE线截面的1/2，同时不大于25 mm2。经工程实践验证，LEB线截面以下面范围为佳：总接地端子处用50 mm2铜线或钢筋，在LEB干线上用15 mm2铜线、25 mm2铝线及50 mm2钢筋，连接处采取16 mm2导线。

三、结语

本问对民用建筑中的防电击等电位联接和防雷击等电位联接作了分析和研究，结合工程实践，针对两类等电位联接进行了一些改进，以期对民用建筑用电起到一定的保护作用。

参考文献

[1]GB50057—2010,建筑物防雷设计规范[s].

[2]李天恩.小康住宅电气设计[M].中国建筑工业出版社.1999.