實(shí)驗(yàn)一基本電工儀表的使用及測(cè)量誤差的計(jì)算

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1、實(shí)驗(yàn)一基本電工儀表的使用及測(cè)量誤差的計(jì)算一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉實(shí)驗(yàn)臺(tái)上各類(lèi)電源及各類(lèi)測(cè)量?jī)x表的布局和使用方法。2.掌握指針式電壓表、電流表A阻的測(cè)量方法。3.熟悉電工儀表測(cè)量誤差的計(jì)算方法。二、原理說(shuō)明1.為了準(zhǔn)確地測(cè)量電路中實(shí)際的電壓和電流，必須保證儀表接入電路后不會(huì)改變被測(cè)電路的工作狀態(tài)。這就要求電壓表的內(nèi)阻為無(wú)窮大；電流表的內(nèi)阻為零。而實(shí)際使用的指針式電工儀表都不能滿(mǎn)足上述要求。因此，當(dāng)測(cè)量?jī)x表一旦接入電路，就會(huì)改變電路原有的工作狀態(tài)，這就導(dǎo)致儀表的讀數(shù)值與電路原有的實(shí)際值之間出現(xiàn)誤差。誤差的大小與儀表本身內(nèi)阻

2、的大小密切相關(guān)。只要測(cè)出儀表的內(nèi)阻，即可計(jì)算出由其產(chǎn)生的測(cè)量誤差。以下介紹幾種測(cè)量指針式儀表內(nèi)阻的方法。2.用“分流法”測(cè)量電流表的內(nèi)阻如圖1-1所示。A為被測(cè)內(nèi)阻(RA)的直流電流表。測(cè)量時(shí)先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)電流源的輸出電流I使A表指針滿(mǎn)偏轉(zhuǎn)。然后合上開(kāi)關(guān)S，并保持I值不變，調(diào)節(jié)電阻箱RB的阻值，使電流表的指針指在1/2滿(mǎn)偏轉(zhuǎn)位置，此時(shí)有IA=IS=l/2...RA=RB//R1可調(diào)電流源R1為固定屯阻器之值，RB可由電阻箱的刻度盤(pán)上讀得。圖1-11.用分壓法測(cè)量電壓表的內(nèi)阻。如圖1-2所示。V為被測(cè)內(nèi)阻(RV)

3、的電壓表。測(cè)量時(shí)先將開(kāi)關(guān)S閉合，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓，使電壓表V的指針為滿(mǎn)偏轉(zhuǎn)。然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)RB使電壓表V的指示值減半。此時(shí)有：RV=RB+R1電壓表的靈敏度為：S二RV/U(Q/V)。式屮U為電壓表滿(mǎn)偏時(shí)的電壓值?？烧{(diào)穩(wěn)壓圖2.儀表內(nèi)阻引起的測(cè)量誤差(通常稱(chēng)之為方源法誤差，而儀表本身結(jié)構(gòu)引起的誤差稱(chēng)為儀表基1-2本誤差)的計(jì)算。如圖1-2所示。V為被測(cè)內(nèi)阻(RV)的電壓表。測(cè)量時(shí)先將開(kāi)關(guān)S閉合，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓，使電壓表V的指針為滿(mǎn)偏轉(zhuǎn)。然活斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)RB使電壓表V的指示值減半。此時(shí)

4、有：RV二RB+R1電壓表的靈敏度為：S=RV/U(Q/V)。式中U為甩壓表滿(mǎn)偏時(shí)的電壓值。(1)以圖1-3所示電路為例，R1上的電壓為UR1=—UoR1+R22現(xiàn)用一內(nèi)阻為RV的電壓表來(lái)測(cè)量UR1值，當(dāng)RVR1RV與R1并聯(lián)后，RAB=，以此來(lái)替代RV+R1RVR1RV+R1上式中的R1，則得U'R1=URVR1HR2RV+R1RVR1RV+R1R1絕對(duì)誤差為△U=U'R1—UR1=U()RVR1R1+R2HR2RV+R1一R21R2U化簡(jiǎn)后得△U=RV(R21+2R1R2+R22)+RlR2(R

5、l+R2)U若R1=R2=RV，則得AU=——6vU'R1-UR1-U/6相對(duì)誤差X100%=——X100%=—33.3%UR1U/2由此可見(jiàn)，當(dāng)電壓表的內(nèi)阻與被則電路的電阻相近時(shí)，測(cè)量的誤差是非常大的。(2)伏安法測(cè)量電阻的原理為：測(cè)出流過(guò)被測(cè)電阻RX的電流IR及其兩端的電壓降UR,則其阻值RX=UR/IR。實(shí)際測(cè)量時(shí)，有兩種測(cè)量線路，IP：相對(duì)于電源而言，①電流表A(內(nèi)阻為RA)接在電壓表V(內(nèi)阻為RV)的內(nèi)側(cè)；②A接在V的外測(cè)。兩種線路見(jiàn)圖1-4(a)、(b)。由線路(a)可知，只有當(dāng)RX<

6、RV的分流作用才可忽略不計(jì)，A的讀數(shù)接近于實(shí)際流過(guò)RX的電流值。圖(a)的接法稱(chēng)為電流表的內(nèi)接法。由線路(b)可知，只有當(dāng)RX〉〉RA時(shí)，RA的分壓作用才可忽略不計(jì),V的讀數(shù)接近丁RX兩端的電壓值。圖(b)的接法稱(chēng)為電流表的外接法。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同情況選用合適的測(cè)量線路，才能獲得較準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。以下舉一實(shí)例。1-4中，設(shè)：U=20V,RA=100Q,RV=20KQo假定RX的實(shí)際值為lOKQo如果采用線路(a)測(cè)量，經(jīng)計(jì)算，A、V的讀數(shù)分別為2.96mA和19.73V，故RX=19.73H-2.96=6.6

7、67(KQ),相對(duì)誤差為：(6.667—10)+10X100=—33.3(%)如果采用線路(b)測(cè)量，經(jīng)計(jì)算，A、V的讀數(shù)分別為1.98mA和20V,故RX=204-1.98=10.1(KQ),相對(duì)誤差為：(10.1—10)+10X100=1(%)XRX(b)(a)圖1-4四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.根據(jù)“分流法”原理測(cè)定指針式萬(wàn)用表（MF-47型或其他型號(hào)）直流電流0.5mA和2.根據(jù)“分壓法”原理按圖1-2接線，測(cè)定指針式萬(wàn)用表直流電壓2.5V和10V檔量限的內(nèi)阻。3.用指針式萬(wàn)用表直流電壓10V檔量程測(cè)量圖1-3電路中R

8、1上的電壓U’R1之值，并計(jì)算測(cè)量的絕對(duì)誤差與相對(duì)誤差。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1.在開(kāi)啟DG04掛箱的屯源開(kāi)關(guān)前，應(yīng)將兩路電壓源的輸出調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)至最?。鏁r(shí)針旋到屁），并將恒流源的輸出粗調(diào)旋鈕撥到2mA檔，輸出細(xì)調(diào)旋鈕應(yīng)調(diào)至最小。接通電源后，再根據(jù)需要緩慢調(diào)節(jié)。2.當(dāng)恒流源輸出端接有負(fù)載時(shí)，如果需要將其粗調(diào)旋鈕由低檔位向高檔位切換時(shí)，必須先將其細(xì)調(diào)旋鈕調(diào)至最小。否