《設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路測(cè)定微安表內(nèi)阻》設(shè)計(jì)舉例

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1、-設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路測(cè)定微安表內(nèi)阻【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、掌握簡(jiǎn)單測(cè)量電路中最佳電路參數(shù)的設(shè)計(jì)和最佳測(cè)量條件的選擇；2、使學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立自主對(duì)實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行分析和研究，培養(yǎng)學(xué)生的開(kāi)拓精神和創(chuàng)新能力。3、設(shè)計(jì)用不同實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量微安表的內(nèi)阻（要求設(shè)計(jì)至少兩種不同的方法）?！緦?shí)驗(yàn)要求】請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)兩至三種方法測(cè)定一量程為，等級(jí)為f=1.0級(jí)，內(nèi)阻范圍是2KW～3KW的微安表內(nèi)阻。要求：微安表內(nèi)阻測(cè)量的相對(duì)不確定度【設(shè)計(jì)步驟】1、查閱相關(guān)文獻(xiàn)，確定實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)原理。2、對(duì)所確定的方案進(jìn)行誤差分析,給出該方案相對(duì)不確定度的具體表達(dá)式。3、確定最佳電路參數(shù)及最佳測(cè)量條件(并將其標(biāo)在電路圖上

2、)。4、擬定實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)表格，記錄數(shù)據(jù)。5、對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差計(jì)算，給出測(cè)量結(jié)果，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論?！緝x器列表與已知條件】C43被測(cè)微安表表頭(量程Ig=100uA，精度等級(jí)f=1.0，內(nèi)阻范圍2KW

3、0-200-500mA-1-2-5-10-20A)；ZX21型旋轉(zhuǎn)式多值電阻箱若干個(gè)；滑線變阻器一個(gè)（0.9A，0～520W）；【原理的相關(guān)提示】1、測(cè)量微安表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)方法很多，如“伏安法”、“半偏法”、“全偏法”、“替代法”、“電橋法”、“補(bǔ)償法”等等。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：這些方法都能滿足設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)要求，前提是必須找出這些方案的最佳方案，并按最佳方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。所謂的最佳方案指的是：方案必須同時(shí)滿足電路參數(shù)最佳和測(cè)量條件最佳。----1、要確定某種方案的最佳方案的思路是：第一、先把該方案的性能指標(biāo)（如本實(shí)驗(yàn)為）的具體表達(dá)式推導(dǎo)出來(lái)，如用多個(gè)性能指標(biāo)則應(yīng)分別推導(dǎo)（本實(shí)驗(yàn)只有一個(gè)），該表達(dá)式一

4、般是電路參數(shù)及測(cè)量條件的函數(shù)；第二、由該性能指標(biāo)的具體表達(dá)式，結(jié)合現(xiàn)在儀器及關(guān)相已知條件，運(yùn)用求函數(shù)極小值的方法分別確定最電路參數(shù)和最佳測(cè)量條件?！驹O(shè)計(jì)舉例】方法一、串聯(lián)替代法1、實(shí)驗(yàn)原理及最佳電路參數(shù)、最佳測(cè)量條件的確定串聯(lián)替代法的實(shí)驗(yàn)原理圖見(jiàn)圖一，其中Rg為表頭內(nèi)阻，uA為高精度的標(biāo)準(zhǔn)微安表。測(cè)量時(shí),先閉合K1，將K2置于1處，記錄標(biāo)準(zhǔn)表的記數(shù)I；然后將K2置于2處，保持E及RH不變，調(diào)節(jié)電阻箱R，使標(biāo)準(zhǔn)表指在原來(lái)位置上，則有Rg=R。圖1串聯(lián)替代法電路(a)及其等效電路(b)性能指標(biāo)的具體表達(dá)式推導(dǎo)如下：把圖1(a)電路通過(guò)戴維南等效電路變換為電壓源電路，見(jiàn)圖1(b)。設(shè)當(dāng)串被測(cè)表時(shí)，標(biāo)

5、準(zhǔn)表讀數(shù)為I；串電阻箱R時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)為，則有：(1)令，整理得：(2)由上式兩邊取微分得：----(3)因?yàn)?，所以是一個(gè)無(wú)窮小量，則和是二級(jí)無(wú)窮小量，可以忽略,則式變?yōu)椋?4)其中：，，是電流表的靈敏閾，為標(biāo)準(zhǔn)微安表精度等級(jí)，為電流表量程。代入上式得：(5)最佳電路參數(shù)及最佳測(cè)量條件的確定：由式可知，為了使盡可能小，①標(biāo)準(zhǔn)微安表的量程量應(yīng)盡可能小，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)微安表被測(cè)電流的最大值是100uA，標(biāo)準(zhǔn)微安表的量程，故標(biāo)準(zhǔn)微安表的最佳量程，即選C31-μA（0.5級(jí)）多量程直流微安表作為標(biāo)準(zhǔn)微安表取其量程為(內(nèi)阻)。②應(yīng)使盡可能小，由于，故的最佳電路參數(shù)為；另一方面，測(cè)量時(shí)標(biāo)準(zhǔn)微安表的讀數(shù)值為滿偏（

6、即）；變阻器的滑頭C盡可能靠端（即越?。樽罴褱y(cè)量條件。其他電路參數(shù)的確定：電源電壓E的初值可取0V，實(shí)驗(yàn)時(shí)可調(diào)。2、實(shí)驗(yàn)步驟、表格的設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)記錄①按照前面設(shè)計(jì)好的最佳電路參數(shù)和其他電路參數(shù)，選擇并設(shè)置好相應(yīng)的儀器后，按圖1接線；②按前面設(shè)計(jì)好的最佳測(cè)量條件，測(cè)量時(shí)先閉合K1，將K2置于1處，并把變阻器的滑頭C滑到A端，然后慢慢增大電源電壓，直到標(biāo)準(zhǔn)微安表的讀數(shù)滿偏（即），然后將K2置于2處，其他電路不動(dòng)，調(diào)節(jié)R，使標(biāo)準(zhǔn)微安表的讀數(shù)再次滿偏，并記下此時(shí)R的讀數(shù)值。③把開(kāi)關(guān)K2置于1處，先把電源電壓調(diào)到0，然后再慢慢增大，直到微準(zhǔn)微安表的讀數(shù)滿偏；然后將K2置于2處，其他電路不動(dòng)，調(diào)節(jié)R，使標(biāo)

7、準(zhǔn)微安表的讀數(shù)再次滿偏，并記下此時(shí)R的讀數(shù)值。④重復(fù)步驟③，得到6次等精度測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。----表1替代法測(cè)微安表內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)表格設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)記錄次數(shù)123456表頭和電阻箱互換前后，標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)100.0100.0100.0100.0100.0100.0電阻箱2420.02424.02433.02432.02424.02434.0位置（%）1001001001001001003、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對(duì)結(jié)果