實(shí)驗(yàn)一 基本電工儀表使用及測(cè)量誤差分析

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1、實(shí)驗(yàn)一基本電工儀表使用及測(cè)量誤差分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握電壓表、電流表等使用方法。2.會(huì)測(cè)定電壓表、電流表準(zhǔn)確度。3.學(xué)會(huì)減少電表對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響及測(cè)量誤差的計(jì)祘。二、實(shí)驗(yàn)原理用電工測(cè)量儀表測(cè)量一個(gè)電量時(shí)，儀表的指示值A(chǔ)x與被測(cè)量的實(shí)際值A(chǔ)o之間，不可避免地存在一定的誤差，它可用兩種形式表示：絕對(duì)誤差：△＝Ax－Ao相對(duì)誤差：＝×100%用儀表測(cè)量會(huì)影響測(cè)量誤差的因素很多（可參閱“附錄一”或相關(guān)書籍），下面僅討論其中的兩個(gè)主要因素及處理方法。1．儀表準(zhǔn)確度對(duì)測(cè)量誤差的影響：儀表準(zhǔn)確度關(guān)系到測(cè)量誤差的大小。目前，我國直讀式電工測(cè)量儀表準(zhǔn)確度分為0.1，0.2

2、，0.5，1.0，1.5，2.5和5.0七個(gè)等級(jí)。這些數(shù)字表示儀表在正常工作條件下進(jìn)行測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的最大相對(duì)誤差的百分?jǐn)?shù)。儀表準(zhǔn)確度等級(jí)通常標(biāo)在儀表面板上。儀表使用過程中應(yīng)定期進(jìn)行校驗(yàn)，最簡單的校驗(yàn)方法是比較法。按儀表校驗(yàn)規(guī)定，必須選取比被校表的準(zhǔn)確度等級(jí)至少高2級(jí)的儀表作為標(biāo)準(zhǔn)表，校驗(yàn)可用圖1－1所示電路。圖1－1比較法校驗(yàn)電路在儀表的整個(gè)刻度范圍內(nèi)，逐點(diǎn)比較被校表與標(biāo)準(zhǔn)表的差值△，根據(jù)△最大值的絕對(duì)值與被校表量程Am之比的百分?jǐn)?shù)，可以確定被校表的準(zhǔn)確度等級(jí)。如測(cè)得結(jié)果，則被校表的準(zhǔn)確度等級(jí)為2.5級(jí)。例：有一準(zhǔn)確度為2.5級(jí)的電壓表，其量程為100V，在

3、正常工作條件下，可產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差（即：由于儀表本身結(jié)構(gòu)的不精確所產(chǎn)生的基本誤差）為：＝2.5％×100＝±2.5（V）對(duì)于量程相同的儀表，越小，所產(chǎn)生的就越小。另外，用上述電壓表分別測(cè)量實(shí)際值U為5V和100V的電壓時(shí)，測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差分別為：可見，在選用儀表量程時(shí)，被測(cè)量程值愈接近儀表滿量程值，相對(duì)測(cè)量誤差越小。2．表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量誤差的影響：實(shí)際電路測(cè)量中，需將電壓表與被測(cè)電壓的支路并聯(lián)，電流表與被測(cè)電流的支路串聯(lián)。而電壓表的內(nèi)阻不可能為無窮大，電流表的內(nèi)阻可能為零。所以當(dāng)儀表接入被測(cè)電路時(shí)，會(huì)改變被測(cè)電路的工作狀態(tài)，使測(cè)得的結(jié)果與被測(cè)電路的實(shí)際值產(chǎn)

4、生誤差。如測(cè)量未知電阻RX，可采用圖1－2中的兩種接法。圖1－2用伏安法測(cè)電阻的兩種方法圖1－2中，RV為電壓表內(nèi)阻，RA為電流表內(nèi)阻。根據(jù)電路基本定律，從圖1－2（a）可得(1－1)從圖1－2（b）可得（1－2）從式(1－1)或（1－2）可看出，電表內(nèi)阻RA、RV對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響。如果我們能測(cè)得電壓表、電流表的內(nèi)阻，被測(cè)電阻RX就可通過式（1－1）或式（1－2）得到修正。另外，根據(jù)誤差理論，間接測(cè)量RX的相對(duì)誤差，可用下列公式求得：對(duì)應(yīng)式（1－1）的公式為(1－3)對(duì)應(yīng)式（1－2）的公式為(1－4)式(1-3)和(1-4)式中、分別為電壓表、電流表讀數(shù)的

5、相對(duì)誤差，、分別為電壓表內(nèi)阻RV、電流表內(nèi)阻RA測(cè)量值的相對(duì)誤差。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.用實(shí)驗(yàn)臺(tái)上數(shù)字式直流電壓表校驗(yàn)一個(gè)MF型萬用表5V檔的準(zhǔn)確度等級(jí)；用實(shí)驗(yàn)臺(tái)上數(shù)字式直流毫安表校驗(yàn)另一個(gè)MF型萬用表50mA檔的準(zhǔn)確度等級(jí)。校驗(yàn)方法：例如用圖1－1電路（a）校驗(yàn)電壓表調(diào)節(jié)恒壓源輸出電壓US，使被校表指針依次指在標(biāo)尺的大刻度值上，如圖1－3所示的a、b、c、d、e、f位，分別記下被校表標(biāo)準(zhǔn)表相應(yīng)的讀數(shù)UX、UO（參數(shù)表1－1），則UX、UO分別為測(cè)量值和真值，則在每一大刻度值上的絕對(duì)誤差為△U=UX－UO，根據(jù)值確定被校表等級(jí)。表1－1校驗(yàn)電壓表的準(zhǔn)確度等級(jí)MF

6、型萬用表5V檔UX(V)0.001.002.003.004.005.00實(shí)驗(yàn)臺(tái)數(shù)字式電壓表UO(V)絕對(duì)誤差△U(V)準(zhǔn)確度等級(jí)：表1－2校驗(yàn)電流表的準(zhǔn)確度等級(jí)MF型萬用表50mA檔IX(mA)0.010.020.030.040.050.0實(shí)驗(yàn)臺(tái)數(shù)字式電壓表IO(mA)絕對(duì)誤差△I(mA)準(zhǔn)確度等級(jí)：2．用被校驗(yàn)5V、50mAMF型電表，按圖1－2兩種接法測(cè)標(biāo)稱值為100的電阻值。用數(shù)字萬用表電阻檔測(cè)量被測(cè)電阻，將該測(cè)量值視為被測(cè)電阻的真值。表1－3內(nèi)接法、外接法測(cè)電阻測(cè)量電路圖1－2（a）圖1－2（b）U(V)I(mA)RX＝(kΩ)3．?dāng)?shù)字式萬用表分別

7、測(cè)出MF型5V電壓檔、50mA電流檔的內(nèi)阻RV、RA。（△RV、△RA的計(jì)祘方法見萬用表使用說明書）四、主要儀器1．直流恒壓源2．?dāng)?shù)字式直流電壓表、毫安表3．MF型萬用表2只4．?dāng)?shù)字式萬用表1只5．被測(cè)電阻（用三相交流負(fù)載箱上100Ω可調(diào)電阻的最大值）五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1．實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的恒壓源、恒流源均可通過粗調(diào)（分段調(diào)）波動(dòng)開關(guān)和細(xì)調(diào)（連續(xù)調(diào)）旋鈕調(diào)節(jié)其輸出量，并由該組件上數(shù)字電壓表、數(shù)字毫安表顯示其輸出量的大小。在啟動(dòng)這二個(gè)電源時(shí)，先應(yīng)使其輸出電壓調(diào)節(jié)或電流調(diào)節(jié)旋鈕置零位，待實(shí)驗(yàn)時(shí)慢慢增大。2.恒壓源輸出不允許短路，恒流源輸出不允許開路。3.電壓表并聯(lián)

8、測(cè)量，電流表串入測(cè)量，并且要注意極性與量程的合理選擇。六、思考1．