吉林建筑大学城建学院用电位差计校准电压表的原理研究.pdf

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1、吉林建筑大学城建学院用电位差计校准电压表的原理研究1 用电位差计校准电压表的原理研究 系别:土木工程系 姓名:曹杨 班级:交土,1,班 学号:110040135 1 用电位差计校准电压表的原理研究 吉林建筑工程学院城建学院 土木工程系 交土 11-1 班 学号:110040135 姓名:曹杨 内容摘要 电压表经过长期使用，准确度降低，实验室一般用电位差计加以校准，作出 校准曲线，消除误差，达到校准的目的。关键词 电位差计 电压表 校准 补偿原理 一、引言 由于电位差计准确度等级，而通常所用的电压表只有 0.5 级甚至 5 级，从精度上来说完全可 以用电位差计来校准电表，但电位差计的量程较小，要

2、用小量程的电位差计校准大量程的电 压表必须设计一个合理的电路通过分压的方式实现。二、实验目的 1.理解电位差计的工作原理，掌握电位差计的使用方法 2.理解补偿原理。3.掌握使用电位差计校准电表的方法。4.学习简单电路的设计方法，培养独立工作的能力。三、实验仪器 UJ31 型直流低电势箱式电位差计、直流稳压电源(3V)、滑线变阻器、待校电压表(量程 1V)、电阻箱 2 个、单刀单掷开关、连接导线。四、实验原理 ,电位补偿原理 E(如图是将被测电动势的电源 Ex 与一已知电动势的电源 E“+”端对“+”端，“-”端 O 对“-”端地联成一回路，在电路中串联检流计“G”，若两电源电动势不相等，即 E

3、x?EO 回路中必有电流，检流计指针偏转;如果电动势 E 可调并已知，那么改变 E 的大小，使电 OO=E，则回路中没有电流，检流计指示为零，这时待测电动势 E 路满足 E 得到己知电动势 X0XE 的完全补偿。可以根据已知电动势值 E 定出 E，这种方法叫补偿法。OOX,(UJ31 型直流低电势箱式电位差计测量电压原理 2 电位差计的工作原理是根据电压补 En 偿法，先使标准电池与测量电路中的 URstT 精密电阻的两端电势差相比较，再 Ex 使被测电势差(或电压)与准确可变 Ux 的电势差相比较，通过检流计 G 两次 指零来获得测量结果。电压补偿原理也可 从电势差计的“校准”和“测量”两个

4、步 骤中理解。(一)校准 将 K 打向“标准”位置，检流计和 2 RT 校准回路联接，取一预定值，其大小 E n 由标准电池的电动势确定(根据温度 RP 而定);调节，使检流计 G 指零，即 ERnIT=，此时测量电路的工作电流已 ERnIT 调好为=/。RU 校准工作电流的目的:使测量回路中的流过一个已知的标准电流 I，以保证测量盘 RU 上精密电阻的电压示值(刻度值)与加在其上的实际电压值相一致。(二)测量方法 RP 将 K 打向“未知”位置，检流计和被测电路联接，保持 I 不变(即不变)，调节测 2 RE,U,IRUxxU 量盘(?、?和?三个电阻转盘)，使检流计 G 指零，即有。由此可

5、得 EnE,RxURT RU 由于箱式电位差计面板上的测量盘是根据电阻值标出其对应的电压刻度值，因此只 REUx 要读出电阻盘刻度的电压读数，即为被测电动势的测量值。所以，电位差计使用时，一定要先“校准”，后“测量”，两者不能倒置。,(UJ31 型电位差计测量电压方法:(1)将置 K2 到“断”，置于“x1”档或“x10”档(视被测量值而定)，根据室内温度,E(t)RnT 情况，计算标准电池的电动势的值，调节的示值与其相等，被测电动势(或电压)KKK354 接于“未知 1”(或“未知 2”)，将、打至“内附”，灵敏度打至较低档，在初步完成测量后再提高灵敏度并再次进行测量。如果不使用市电供电，可

6、在仪器相应的接线柱上分别接上“标准电池”、“检流计”、“工 KK34 作电源”，并将、打至“外接”。RRRKp1p2p32(2)将置“标准”档，按下“粗”按钮，调节、和，使灵敏电流计指 3 RRp2p3 针指零，再按下“细”按钮，用和精确调节至灵敏电流计指针指零。此操作过程称为“校准”。K2(3)将置“未知 1”(或“未知 2”)位置，按下“粗”按钮，调节读数转盘?、?使灵敏电流计指零，再按下“细”按钮，精确调节读数转盘?使灵敏电流计指零。读数转盘 K1?、?和?的示值乘以相应的倍率后相加，再乘以所用的倍率，即为被测电动势(或电 Ex 压)。此操作过程称作“测量”。K2(4)仪器使用完毕后，将

7、开关置于“断”的位置，切断电源，拔掉电源插头。4.用电位差计校准电压表原理 电位差计量程(171mV)与待校电压表量程(1V)，分压器 R1 与 R2 比值取:R1/R2=171/1000 5.确定待测电压表准确度等级的方法:通过校准的实验数据,得到电表各个刻度的绝对误差。选取其中最大的绝对误差除以量程，即得该电表的标称误差。根据标称误差的大小，将电表分为不同的等级，常记为 K。例如，若 0.5%标称误差?1.0%，则该电表的等级为 1.0 级。最大绝对误差 标称误差,，100%量程 五、实验步骤:1.电路图连接电路，电阻箱 R1、R2 分别取适当值，电阻箱 R1 的两端接在电位差计的“未知”

8、接线柱上，电阻箱 R2 的两端接在待测电压表上。2.计算室温下电池电动势之值，校准工作电流。3.节滑线电阻 R 的滑动触头，在被校电压表量程范围内均匀地从“0”开始，取 5 个电压值，用电位差计分别测出 R1 上对应的 5 个电压值，并将这些电压值换算为对应的校准值。4.将所测数据填入自拟的表格内，作出校正曲线。5.计算被校电压表准确度等级的实际级别。4 六、数据处理:K=10 UR2(V)UR1(mV)UR1(折)(V)UR2-UR1(折)(V)0.2 201.90 0.20190-0.00190 0.4 401.40 0.40140-0.00140 0.6 608.42 0.60842-0

9、.00842 0.8 821.48 0.82148-0.02148 1.0 1035.87 1.03587-0.03587 0.03587 标称误差,，100%,3.587%1 属于 5.0 级 七、结束语:本设计实验作为电位差计的一个应用，进一步了解电位差计的原理和使用方法，并学会用电位差计校准精密电器。理解补偿法原理并更好地运用。熟悉仪器的使用，更好的锻炼思考和动手能力。并且锻炼动手和思考的能力，以及排查线路连接错误问题。八、参考文献:1.杜旭日.大学物理实验.厦门大学出版社，2009.09，234235 2.王延兴.大学物理实验(上).延边大学出版社。1996.02,128129 3.张进治.大学物理实验.电子工业出版社。2003.05,146147 4.金培恩.物理实验。哈尔滨工业大学出版社。2005.06，616 5